但實際上,扭力只主導車子檔位在最低檔(即最低速齒比)時的起步加速,一旦車速進入可以讓變速箱變換齒比的範圍,馬力(也就是功率)就變成主導汽車加速的因素了。
Honda IMA系統斷面圖(取自Honda日本官方網站)。內含引擎(左邊的部位)、馬達(中間的紅色部位)、CVT變速箱(右邊的部位)。只要車子採用CVT變速箱,就能在任何車速,用引擎的最高馬力換取最高扭力:
我們知道:
馬力=扭力*轉速更精確一點:
馬力(kW)=扭力(N-m)*轉速(rpm)*(2*PI/60000)而馬力單位換算方式如下:
1hp=1.01387PS=0.7457kW
就以Honda Insight來說好了。Honda Insight的引擎+馬達的總合最高出力如下:
- 最高扭力:167N-m@1500rpm
- 最高馬力:98hp@5800rpm
98hp*0.7457/(5800rpm*(2*PI/60000))=120N-m所以,5800rpm時的最高扭力,的確比1500rpm時還要小。
但是,車子有變速箱可以調整齒比。
只要馬力足夠,車子又有變速箱,同樣車速下,我們可以用更低速的齒比,把高轉速低扭力轉換成低轉速高扭力(當然兩者功率是相同的)。就如同國高中所學的槓桿原理一樣,用較長的移動距離,換取更大的力量;但是能量依然守衡,做功不變。
舉例來說,如果現在引擎輸出轉速是1500rpm,該轉速最高扭力是167N-m,若此時變速箱齒比是1.0,這時變速箱會輸出轉速1500rpm、以及最高扭力167N-m。
但是,我們把變速箱齒比換成3.86667(也就是降檔),讓引擎輸出轉速5800rpm、以及該轉速最高扭力120N-m(前面已經算過了),透過變速箱轉換後,變速箱會輸出相同轉速1500rpm、以及最高扭力:
120N-m*3.86667=464N-m有464N-m的扭力可以用,除非是為了省油而壓低引擎轉速,不然誰想要用167N-m啊!XD
當然,Insight的引擎+馬達的總合最高馬力就是98hp@5800rpm。所以,當變速箱輸出轉速1500rpm時,再怎麼樣都不可能找到某個齒比,使變速箱輸出比464N-m更大的扭力。
畢竟,功率不變是不可違背的物理定律:
120N-m*5800rpm*(2*PI/60000)=73.1kW(或98hp)=464N-m*1500rpm*(2*PI/60000)不論變速箱輸出什麼轉速,最高扭力*轉速,是不可能超過最高馬力的。
不過,不是所有車子都配有CVT無段變速。因此駕駛有段變速的車子,不可能隨時用引擎的最高馬力換取最高扭力。所以在變速箱齒比只有幾個固定值可用時,如何調整齒比設定,有效運用引擎出力,就是車廠研發人員的課題了。
========補充========
假設5800rpm是引擎出現最高馬力的轉速,則不管在哪個檔位,只要引擎轉速在5800rpm、油門又踩到底,這時變速箱一定會輸出最大功率。
但是,引擎輸出最大功率(馬力),不等於讓變速箱輸出最大扭力。這是因為車速不同,變速箱輸出的轉速就會不同。前面說過:
馬力=扭力*轉速當馬力固定時,車速低(變速箱輸出轉速低時),會得到較大的輸出扭力;車速高(變速箱輸出轉速高時),會得到較小的輸出扭力。所以,最低速齒比(最低檔)當然會得到最大的加速度。
不過,齒比再怎麼低,也是有個極限。當車速過低,檔位退無可退,這時就等同於固定齒比的情形了。因為變速箱無法再降檔,引擎也就沒辦法像平常一樣,用5800rpm時輸出的最高馬力,換取最高扭力。若引擎的最高扭力出現在轉速1500rpm,這時車子的最大加速度,當然是出現在引擎輸出轉速1500rpm、油門又踩到底的時候。
總結來說,引擎轉速在扭力最高的轉速,以及變速箱在最低檔位時,這時就是車子加速度最大的時候(以一般車子來說,會出現在起步不久之後)。隨著車速增加,車子的最大加速度會越來越小,而且會在引擎轉速為馬力最高的轉速時,出現該車速的最大加速度。當加速度小到無法抵抗阻力時,就是車子的極速了。
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