发动机的效率和变速箱的传动力

一、发动机的效率和变速箱的传动力之间的关系：

1 传动顺畅，加速快

2 省油

3 变速箱油更换周期长，有的终生免更换

4 使用寿命

5 噪音大小

就其经济性来说：手动变速箱，省油，价格低，维修成本也低。

就其适应路况来说：自动、手自一体、无级变速适合市区使用，手动变速箱适合公路使用。

就其维护来说：自动、手自一体、无级变速变速箱，油品要要求高，只要按要求换油就行，维修价格较贵；手动变速箱一定里程后要更换离合器片。

二、汽车驱动理论

（一）马力与扭力哪一项最能具体代表车辆性能？

有人说“起步靠扭力，加速靠马力”，也有人说“马力大代表极速高，扭力大代表加速好”，其实这些都是片段的错误解释，其实车辆的前进一定是靠引擎所发挥的扭力，所谓的“扭力”在物理学上应称为“扭矩”。本文以下皆称为“扭矩”。

扭矩的公制单位为牛顿-米(N-m)，除以重力加速度9.8m/sec2之后，单位可换算成国人熟悉的公斤-米(kg-m)。（英制单位则为磅-呎(lb-ft)，在美国车的型录上较为常见，若要转换成公制，只要将lb-ft的数字除以7.22即可。）

汽车驱动力的计算方式：将扭矩除以车轮半径即可。

由引擎马力－扭力输出曲线图可发现，在每一个转速下都有一个相对的扭矩数值，这些数值要如何转换成实际推动汽车的力量呢？一部1.6升的引擎大约可发挥15.0kg-m的最大扭力，此时若直接连上185/60R14尺寸的轮胎（185指的轮胎胎面宽度为185毫米，60指扁平比，轮胎截面高度与轮胎宽度之比；轮胎截面高度具体计算就是185*60%=111毫米；R为子午线轮胎的标志，此类轮胎防爆性较好，但对尖锐物体的刺扎没有太多防护；14寸指该车胎可以使用的轮毂的直径14英寸，1英寸=25.4毫米；因此，这条轮胎整个安装完毕后的直径为14*25.4+185*60%*2=565毫米），半径约为41公分，则经由车轮所发挥的推进力量为15/0.41=36.6公斤的力量(事实上公斤并不是力量的单位，而是重量的单位，须乘以重力加速度9.8m/sec2才是力的标准单位“牛顿”)。

36公斤的力量怎么推动一吨的车重呢？而且动辄数千转的引擎转速更不可能恰好成为轮胎转速，否则车子不就飞起来了？

引擎扭矩经由变速箱，可降可以将旋转的速度降低，同时将扭矩放大。

从小齿轮传递动力至大齿轮时，转动的速度降低的比率以及扭矩放大的倍数，都恰好等于两齿轮的齿数比例，这个比例就是所谓的「齿轮比」。齿轮的圆周比就是半径比。

举例说明，以小齿轮带动大齿轮，假设小齿轮的齿数为15齿，大齿轮的齿数为45齿。

当小齿轮以3000rpm的转速旋转，而扭矩为20kg-m时，传递至大齿轮的转速便降低了1/3，变成1000rpm；但是扭矩反而放大三倍，成为60kg-m。这就是低转速并放大扭矩的基本原理。（3000rpm X 20kg-m=1000rpm X 60kg-m）

在汽车上，引擎输出至轮胎为止共经过两次扭矩的放大，第一次由变速箱的档位作用而产生，第二次则导因于最终齿轮比（或称最终传动比）。扭矩的总放大倍率就是变速箱齿比与最终齿轮比

的相乘倍数。举例来说，手排六代喜美的一档齿轮比为3.250，最终齿轮比为4.058，而引擎的最大扭矩为14.6kgm/5500rpm，于是我们可以算出第一档的最大扭矩经过放大后为14.6×3.250×4.058=192.55kgm，比原引擎放大了13倍。此时再除以轮胎半径约0.41m，即可获得推力约为470公斤。然而上述的数值并不是实际的推力，毕竟机械传输的过程中必定有磨耗损失，因此必须将机械效率的因素考虑在内。

论及机械效率，每经过一个齿轮传输，都会产生一次动力损耗，手排变速箱的机械效率约在95%左右，自排变速箱较惨，约剩88%左右，而传动轴的万向接头效率约为98%。整体而言，汽车的驱动力可由下列公式计算：

扭矩×变速箱齿比×最终齿轮比×机械效率

驱动力= ————————————————————

轮胎半径（单位为公尺）

（二）马力亦非“力”，乃“功率”的一种

了解如何将扭矩经由变速箱的齿比放大成为实际推力之后，接着可以研究什么叫做“马力”。马力其实也不是一种“力”，而是一种功率(Power)的单位，定义为单位时间内所能做“功”的大小。尽管如此，我们不得不继续使用“马力”这个名字，毕竟已经用太久了，讲“功率”恐怕没几个消费者听得懂？

功率是由扭矩计算出来的。而计算的公式相当简单：功率(W)＝2π×扭矩(N-m)×转速(rpm)/60，简化计算后成为：功率(kW)=扭矩(N-m) ×转速(rpm)/9549。然而功率kW要如何转换成大家常见的「马力」呢，这又有一段故事得讲。

英制或公制？

1PS=735W；1hp=746W

不过话说回来，1PS与1hp之间的差异仅1.5%，每一百匹马力差1.5匹，差异并不大，然而在差别不怎么多的情况之下，就当作相同吧！