汽车加速性，功率和扭矩

加速度与功率扭矩的关系

　　有不少人认为加速主要由扭矩决定。总觉着这个观点不太对头。想详细了解得去看汽车动力学的纵向动力学章节。有点麻烦。春节CCAV的春晚太无聊，没事自己想了一下。

　　新年新气象。我想到了个比方。尝试说明一下。

　　2个人A,B各自蹬相同的自行车（轮子一样大）。 在平地，5KM/H匀速前进的时候，各自开始加速。一秒蹬一圈。都用最大力气蹬车。车蹬转一圈过程中，保证使用相同最大力气。在一圈中均匀持续发力。（会骑自行车人都知道是左右脚分别蹬半圈）。这里简化为一圈均匀给车蹬发力。

　　A最大力气是100牛。B是A的GF，最大力气50牛。但是A很不幸找了个胖子女友，B的重量与A一样。。。假设脚蹬子长度0.5米，直接作用到驱动轮轴上。A给车的扭矩为100x0.5 = 50牛米。B为 50X0.5 = 25牛米。 大家看出来了，自行车的发动机就是人。凸轮轴高度就是脚蹬子长度。忽略变速器之类的玩意儿。

　　这时谁的加速快？扭矩大的快.

　　经过一段全力加速时间，A远远超过B。我们还会发现A比B消耗的体力大了不少。假设AB体力初值相同。

　　现在把B的自行车改造一下，轮子换成小的。让B在5KM/H 时速下，一秒钟能够蹬2圈。现在，AB同时发力用最大力气加速。注意，全力加速时，A一秒钟只能蹬一圈，B一秒可以蹬两圈。 谁的加速快？

　　AB加速一样快！而且经过一段时间，A和B都累得够呛。消耗了差不多的体力。

　　扭矩和加速一定相关么？从这个例子来看，不一定。 直觉上，加速和发力大小有关。但分析下来，真正和加速相关的，是A与B在加速时间段内消耗的体力。而不是每蹬一圈使用的力气。 如果开始加速时自行车速度较慢，每次蹬车力气相同，脚蹬子长短一样，快速蹬小轮子车会有更高的加速度。 大家看出来了，单位时间消耗的体力，其实就是功率。也就是说，功率才是加速性能最关键的因素！

　　当然，这是简单的能量守恒。物体加速归根结底需要能量。给力大小不重要，关键是给的能量多不多。所以，同样时间里，不管一次发力大小如何，只要更频繁的发力，做更多功，就是用更多的能量去加速。自然快。

　　实际车辆更为复杂一点。在最大功率下，不同的运行速度，每个档位有自己的最大加速度曲线。这里需要引入储备功率的概念。当然，这和我们开始加速时，车辆当前的速度也有着一定关系。所以在汽车动力学上，讨论汽车加速性能，会有好几张2D图表（我没仔细学习过）。其中有一张功率平衡图，标明了车速，功率，与最大加速度的关系（p94,《汽车系统动力学》 喻凡等著 机械工业出版社 2005）。本人也不明白多少，不多说。

　　略微说下发动机工况图。

　　发动机工况图标明了转速，功率与扭矩的关系。首先功率是来自扭矩的。因为活塞被爆炸推动直接作用到扭矩上。但是功率也和转速相关。扭矩x转速 = 功率。 而加速度很大程度取决于功率。所以，要得到最大加速度，那必然是要先得到最大功率。但平时驾驶谁也不会没事在最大功率和最大加速下跑。那是玩命。于是在20-80公里速度内，不同的档位下，如何得到好的加速与控制感，就和工况图上3个要素都相关了。 3要素在一起组成了汽车的动力性感受。

　　扭矩说明了啥。 这个问题用自行车解释。你最大力气是100牛。当自行车爬50度坡，或者带了3个200斤的胖子，再使劲也带不动了。 假如一个大力士最大力气是1000牛。那么他可以骑车带3个胖子。或者爬50度的坡。 能拉动多少质量的东西，是扭矩能反应的。但如果大力士本身就很粗胖，蹬车根本蹬不快。在平地上什么都不带的情况下，用不同轮子大小的车，相同速度下开始加速，你蹬10圈他只能蹬1圈，你加速度上就可能战胜他。

　　在你能蹬动车行走的情况下，车的加速度和你单位时间消耗了多少体力（也就是功率）有关。当然，2个车从同样的时速，同样发动机转速开始跑（还有同样的摩擦消耗），扭矩大的车加速度高。因为这种情况下扭矩大的车一定运行功率大。

　　至于功率代表了最高车速。就不说了。容易理解。

　　作为一个民科，还是很有乐趣啊