扭矩傳感器

扭矩和功率一樣，是汽車發(fā)動機的主要指數(shù)之一，它反映在汽車性能上，包括加速度、爬坡能力以及懸掛等。它的準確定義是：活塞在汽缸里的往復(fù)運動，往復(fù)一次做有一定的功，它的單位是牛頓。在每個單位距離所做的功就是扭矩了。是這樣的，扭矩是衡量一個汽車發(fā)動機好壞的重要標準，一輛車扭矩的大小與發(fā)動機的功率成正比。

舉個通俗的例子，比如，像人的身體在運動時一樣，功率就像是身體的耐久度，而扭矩是身體的爆發(fā)力。對于家用轎車而言，扭矩越大加速性越好；對于越野車，扭矩越大其爬坡度越大；對于貨車而言，扭矩越大車拉的重量越大。在排量相同的情況下，扭矩越大說明發(fā)動機越好。在開車的時候就會感覺車子隨心所欲，想加速就可加速，“推背感”很好�，F(xiàn)在評價一款車有一個重要數(shù)據(jù)，就是該車在0－100公里／小時的加速時間。而這個加速時間就取決于汽車發(fā)動機的扭矩。

一般來講，扭矩的最高指數(shù)在汽車2000－4000／分的轉(zhuǎn)速下能夠達到，就說明這款車的發(fā)動機工藝較好，力量也好。有些汽車在5000／分的轉(zhuǎn)速左右才達到該車扭矩的最高指數(shù)，這說明“力量”就不是此車所長。

扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動的力。發(fā)動機的扭矩就是指發(fā)動機從曲軸端輸出的力矩。在功率固定的條件下它與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系，轉(zhuǎn)速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽車在一定范圍內(nèi)的負載能力。

在某些場合能真正反映出汽車的“本色”，例如啟動時或在山區(qū)行駛時，扭矩越高汽車運行的反應(yīng)便越好。以同類型發(fā)動機轎車做比較，扭矩輸出愈大承載量愈大，加速性能愈好，爬職力愈強，換擋次數(shù)愈少，對汽車的磨損也會相對減少。尤其在轎車零速啟動時，更顯示出扭矩高者提升速度快的優(yōu)越性。

發(fā)動機的扭矩的表示方法是牛米(N.m)。同功率一樣，一般在說明發(fā)動機最大輸出扭矩的同時也標出每分鐘轉(zhuǎn)速(r／min)。最大扭矩一般出現(xiàn)在發(fā)動機的中、低轉(zhuǎn)速的范圍，隨著轉(zhuǎn)速的提高，扭矩反而會下降。

東風(fēng)本田crv扭矩圖

扭矩在物理學(xué)中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘積，國際單位是牛米Nm，此外還可以看見kgm、lb-ft這樣的扭矩單位，由于G=mg，當g=9.8的時候，1kg的重量為9.8N，所以1kgm=9.8Nm，而磅尺lb-ft則是英制的扭矩單位，1lb=0.4536kg;1ft=0.3048m，可以算出1lb-ft=0.13826kgm。在人們?nèi)粘１磉_里，扭矩常常被稱為扭力（在物理學(xué)中這是2個不同的概念）。例如：8代Civic1.8的扭矩為173.5Nm@4300rpm，表示引擎在4300轉(zhuǎn)/分時的輸出扭矩為173.5Nm，那173.5N的力量怎么能使1噸多的汽車跑起來呢？其實引擎發(fā)出的扭矩要經(jīng)過放大（代價就是同時將轉(zhuǎn)速降低）這就要靠變速箱、終傳和輪胎了。引擎釋放出的扭力先經(jīng)過變速箱作“可調(diào)”的扭矩放大（或在超比擋時縮�。┰賯鞯浇K傳（尾牙）里作進一步的放大（同時轉(zhuǎn)速進一步降低），最后通過輪胎將驅(qū)動力釋放出來。如某車的1擋齒比（齒輪的齒數(shù)比，本質(zhì)就是齒輪的半徑比）是3，尾牙為4，輪胎半徑為0.3米，原扭矩是200Nm的話，最后在輪軸的扭力就變成200×3×4=2400Nm（設(shè)傳動效率為100%）在除以輪胎半徑0.3米后，輪胎與地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N，即800公斤力的驅(qū)動力，這就足以驅(qū)動汽車了。若論及機械效率，每經(jīng)過一個齒輪傳輸，都會產(chǎn)生一次動力損耗，手動變速箱的機械效率約在95%左右，自動變速箱較慘，約剩88%左右，而傳動軸的萬向節(jié)效率約為98%。整體而言，汽車的驅(qū)動力可由下列公式計算：扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機械效率/輪胎半徑補充一點：為什么引擎的功率能由扭矩計算出來呢？功率P=功W÷時間t，功W=力F×距離s；所以，P=F×s/t=F×速度v這里的v是線速度，而在引擎里，曲軸的線速度=曲軸的角速度ω×曲軸半徑r，代入上式得：功率P=力F×半徑r×角速度ω；而力F×半徑r=扭矩得出：功率P=扭矩×角速度ω所以引擎的功率能從扭矩和轉(zhuǎn)速中算出來角速度的單位是弧度/秒，在弧度制中一個π代表180度
在活塞發(fā)動機中，活塞做往復(fù)運動，曲軸做旋轉(zhuǎn)運動，他們之間由連桿相連。在做工沖程我們可以發(fā)現(xiàn)，其實可以把連桿和曲軸的連接軸中心到曲軸旋轉(zhuǎn)中心的距離看做是力臂，這樣以來就很容易理解扭矩是怎樣產(chǎn)生的了，跟我們平時擰螺母是一個原理。氣缸做工向下運動就是力，力經(jīng)過連桿施加到曲軸上，驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)，也就成了我們所說的扭矩

概述

 扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動的力。發(fā)動機的扭矩就是指發(fā)動機從曲軸端輸出的力矩。在功率固定的條件下它與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系，轉(zhuǎn)速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽車在一定范圍內(nèi)的負載能力。在某些場合能真正反映出汽車的“本色”，例如啟動時或在山區(qū)行駛時，扭矩越高汽車運行的反應(yīng)便越好。以同類型發(fā)動機轎車做比較，扭矩輸出愈大承載量愈大，加速性能愈好，爬坡力愈強，換擋次數(shù)愈少，對汽車的磨損也會相對減少。尤其在轎車零速啟動時，更顯示出扭矩高者提升速度快的優(yōu)越性。

表示方法

 發(fā)動機的扭矩的表示方法是牛米(N.m)。同功率一樣，一般在說明發(fā)動機最大輸出扭矩的同時也標出每分鐘轉(zhuǎn)速(r/min)。最大扭矩一般出現(xiàn)在發(fā)動機的中、低轉(zhuǎn)速的范圍，隨著轉(zhuǎn)速的提高，扭矩反而會下降。

物理原理

 扭矩和功率一樣，是汽車發(fā)動機的主要指數(shù)之一，它反映在汽車性能上，包括加速度、爬坡能力等。它的準確定義是：活塞在汽缸里的往復(fù)運動，往復(fù)一次就會做一定的功，它的國際標準單位是牛頓。在每個單位距離所做的功就是扭矩了。通俗點講，扭矩是衡量一個汽車發(fā)動機好壞的重要標準，一輛車扭矩的大小與發(fā)動機的功率成正比。舉個通俗的例子，打一個不太恰當?shù)谋扔�，像人的身體在運動時一樣，功率就像是身體的耐久度，而扭矩是身體的爆發(fā)力。對于家用轎車而言，扭矩越大加速性越好；對于越野車，扭矩越大其爬坡度越大；對于貨車而言，扭矩越大車拉的重量越大。車子的扭矩越大就越好，在行駛的時候也是這樣，在排量相同的情況下，扭矩越大說明發(fā)動機越好。在開車的時候就會感覺車子隨心所欲，想加速就可加速，“貼背感”很好。扭矩是評價一款車性能的主要參數(shù)之一�，F(xiàn)在評價一款車有一個重要數(shù)據(jù)，就是該車在0－100公里/小時的加速時間。而這個加速時間就取決于汽車發(fā)動機的扭矩。一般來講，扭矩的最高指數(shù)在發(fā)動機轉(zhuǎn)速相對比較低的情況下能夠達到，就說明這款車的發(fā)動機工藝較好，力量也好。有些汽車在5000/分的轉(zhuǎn)速左右才達到該車扭矩的最高指數(shù)這說明“力量”就不是此車所長�？梢赃@樣說，我們追求的駕駛樂趣主要來自扭矩，也就是所謂的“推背感”如果某臺車的發(fā)動機最大扭矩出現(xiàn)在我們經(jīng)常使用的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，那么這樣的車絕對可以帶給你非凡的駕駛樂趣。對于家用轎車來說，完美的發(fā)動機最大扭矩應(yīng)該在很低轉(zhuǎn)速出現(xiàn)，而最大功率在相對比較高的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)。

發(fā)動機扭矩

 

整體而言，汽車的驅(qū)動力可由下列公式計算：公式驅(qū)動力=扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機械效率÷輪胎半徑（單位：米）小結(jié)：1kgm=9.8Nm1lb-ft=0.13826kgm1lb-ft=1.355Nm在排量一定的情況下，缸徑小，行程長的汽缸較注重扭矩的發(fā)揮，轉(zhuǎn)速都不會太高，適用于需要大載荷的車輛。而缸徑大，行程短的汽缸較注重功率的輸出，轉(zhuǎn)速通常較高，適用于快跑的車輛。簡單來說：功率正比于扭矩×轉(zhuǎn)速。計算為什么引擎的功率能由扭矩計算出來？功率P=功W÷時間t功W=力F×距離s所以，P=F×s/t=F×速度v這里的v是線速度，而在引擎里，曲軸的線速度=曲軸的角速度ω×曲軸半徑r，代入上式得：功率P=力F×半徑r×角速度ω；而力F×半徑r=扭矩得出：功率P=扭矩×角速度ω所以引擎的功率能從扭矩和轉(zhuǎn)速中算出來角速度的單位是弧度/秒，在弧度制中一個π代表180度

車輛的前進一定是靠引擎所發(fā)揮的扭力，所謂的扭力在物理學(xué)上稱為扭矩。

扭矩的觀念從小學(xué)時候的杠桿原理就說明過了，定義是垂直方向的力乘上與旋轉(zhuǎn)中心的距離，公制單位為牛頓-米(N-m)，除以重力加速度9.8m/sec2之后，單位可換算成國人熟悉的公斤-米(kg-m)。英制單位則為磅-呎(lb-ft)，在美國車的型錄上較為常見，若要轉(zhuǎn)換成公制，只要將lb-ft的數(shù)字除以7.22即可。

汽車驅(qū)動力的計算方式：
將扭矩除以車輪半徑即可由引擎馬力－扭力輸出曲線圖可發(fā)現(xiàn)，在每一個轉(zhuǎn)速下都有一個相對的扭矩數(shù)值，這些數(shù)值要如何轉(zhuǎn)換成實際推動汽車的力量呢？答案很簡單，就是除以一個長度，便可獲得力的數(shù)據(jù)。舉例而言，一部1.6升的引擎大約可發(fā)揮15.0kg-m的最大扭力，此時若直接連上185/60R14尺寸的輪胎，半徑約為41公分，則經(jīng)由車輪所發(fā)揮的推進力量為15/0.41=36.6公斤的力量(事實上公斤并不是力量的單位，而是重量的單位，須乘以重力加速度9.8m/sec2才是力的標準單位是牛頓)。

36公斤的力量怎么推動一公噸的車重呢？而且動輒數(shù)千轉(zhuǎn)的引擎轉(zhuǎn)速更不可能恰好成為輪胎轉(zhuǎn)速，利用不同大小的齒輪相連搭配，可以將旋轉(zhuǎn)的速度降低，同時將扭矩放大。由于齒輪的圓周比就是半徑比，因此從小齒輪傳遞動力至大齒輪時，轉(zhuǎn)動的速度降低的比率以及扭矩放大的倍數(shù)，都恰好等于兩齒輪的齒數(shù)比例，這個比例就是所謂的齒輪比。

舉例說明
以小齒輪帶動大齒輪，假設(shè)小齒輪的齒數(shù)為15齒，大齒輪的齒數(shù)為45齒。
當小齒輪以3000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，而扭矩為20kg-m時，傳遞至大齒輪的轉(zhuǎn)速便降低了1/3，變成1000rpm；但是扭矩反而放大三倍，成為60kg-m。這就是引擎扭矩經(jīng)由變速箱可降低轉(zhuǎn)速并放大扭矩的基本原理。

在汽車上，引擎輸出至輪胎為止共經(jīng)過兩次扭矩的放大，第一次由變速箱的檔位作用而產(chǎn)生，第二次則導(dǎo)因于最終齒輪比（或稱最終傳動比）。扭矩的總放大倍率就是變速箱齒比與最終齒輪比的相乘倍數(shù)。舉例來說，手排六代喜美的一檔齒輪比為3.250，最終齒輪比為4.058，而引擎的最大扭矩為14.6kgm/5500rpm，于是我們可以算出第一檔的最大扭矩經(jīng)過放大后為14.6×3.250×4.058=192.55kgm，比原引擎放大了13倍。此時再除以輪胎半徑約0.41m，即可獲得推力約為470公斤。然而上述的數(shù)值并不是實際的推力，畢竟機械傳輸?shù)倪^程中必定有磨耗損失，因此必須將機械效率的因素考慮在內(nèi)。

論及機械效率，每經(jīng)過一個齒輪傳輸，都會產(chǎn)生一次動力損耗，手排變速箱的機械效率約在95%左右，自排變速箱較慘，約剩88%左右，而傳動軸的萬向接頭效率約為98%，各位自己乘乘看就知道實際的推力還剩多少。整體而言，汽車的驅(qū)動力可由下列公式計算：

             扭矩×變速箱齒比×最終齒輪比×機械效率
驅(qū)動力=————————————————————
             輪胎半徑（單位為公尺）

馬力其實也不是一種力，而是一種功率(Power)的單位，定義為單位時間內(nèi)所能做功的大小。功率是由扭矩計算出來的，而計算的公式相當簡單：功率(W)＝2π×扭矩(N-m)×轉(zhuǎn)速(rpm)/60，簡化計算后成為：功率(kW)=扭矩(N-m)×轉(zhuǎn)速(rpm)/9549，詳細的推導(dǎo)請參看方塊文章。然而功率kW要如何轉(zhuǎn)換成大家常見的馬力呢。
英制或公制？
1PS=735W；1hp=746W

馬力定義
英制的馬力(hp)定義為：一匹馬于一分鐘內(nèi)將200磅(lb)重的物體拉動165英呎(ft)，相乘之后等于33,000ft-lb/min；而公制的馬力(PS)定義則為一匹馬于一分鐘內(nèi)將75公斤的物體拉動60公尺，相乘之后等于4500kg-m/min。經(jīng)過單位換算，(1lb=0.454kg;1ft=30.48cm)竟然發(fā)現(xiàn)1hp=4566kg-m/min，與公制的1PS=4500kg-m有些許差異，而如果以功率W(1W=1Nm/sec=1/9.8kgm/sec)來換算的話，可得1hp=746W;1PS=735W兩項不一樣的結(jié)果。1PS與1hp之間的差異僅1.5%，每一百匹馬力差1.5匹，差異并不大。一般房車的馬力多半僅在200匹馬力以下，兩者由于定義的差異也僅3匹馬力左右，把SAE標準的數(shù)據(jù)多個1.5%吧！不過SAE、JIS、DIN、EEC各種測試標準之間亦有些許差異，單位之間不能真正劃上等號，然而在差別不怎么多的情況之下，是PS或hp，都差不多可以視為相等。

公式換算

將上述獲得的馬力與功率換算方式代入功率與扭矩的換算公式，并且將扭矩的單位換算為大家熟悉的kg-m之后，可得下列結(jié)果：英制馬力hp=扭力(kg-m)×引擎轉(zhuǎn)速(rpm)/727公制馬力PS=扭力(kg-m)×引擎轉(zhuǎn)速(rpm)/716從馬力hp=扭力×轉(zhuǎn)速/727看，如果能增加引擎轉(zhuǎn)速，扭力不變的情況下，便能增加馬力。例如若能將轉(zhuǎn)速從6000rpm增加到8000rpm，等于增加了33%，但因為凸輪軸的限制使得8000rpm時的扭力下降了10%，則仍能使馬力增加19.7%，這說明了時下改裝計算機的為何能在解除斷油后大幅增加馬力。如果在同樣的轉(zhuǎn)速下，增加20匹馬力，代表能增加多少推力呢？以最大扭力點發(fā)揮于5000rpm的情況下，將公式稍微變換一下，可發(fā)現(xiàn)增加的扭力=20hp×727/5000rpm=2.9kgm。再將這個結(jié)果代入汽車驅(qū)動力的公式，同樣以喜美的一檔計算，2.9×3.250×4.058/0.41=93公斤。對于一噸重的車身而言，影響似乎也不怎么大；再者如果相差5匹馬力的話，推力更僅增加23公斤，可見相差5匹馬力，根本也沒差多少。

大馬力決定真性能
到底大馬力的車子跑得快，還是大扭力的車子跑得快？
從公式可以知道大馬力的原因是高轉(zhuǎn)速的時候仍保有高扭力數(shù)值，也就是說要有大馬力，不只是低轉(zhuǎn)速的扭力要好，連高轉(zhuǎn)速的扭力都得繼續(xù)維持，這表示扭力與馬力的爭論根本是多余的，只要能做到高馬力，除了表示各轉(zhuǎn)速區(qū)域的扭力都很大之外，更代表材料技術(shù)的優(yōu)越性，將活塞、進排氣閥門的材質(zhì)與重量予以強化與輕量化，才能將引擎轉(zhuǎn)速提高。

扭矩與功率的換算公式推導(dǎo)
假設(shè)一圓的半徑為r(單位為m)，扭矩為T(單位為N-m)，則圓周上切線方向的力F=T/r，由于功率的定義為「每秒鐘所作的功」，對于圓周?動而言，每旋轉(zhuǎn)一圈所作的功為：F×圓周總長2πr將F=T/r代入計算，每一圈所作的功Work=F×2πr=(T/r)×2πr=2πT
再乘上引擎轉(zhuǎn)速rpm就是每分鐘所作的功，但功率P的單位是N-m/sec，所以需除以60，轉(zhuǎn)換成每秒所作的功。代入公式：P=T2πrpm/60，將常數(shù)整理后，則可得P(kW)=Trpm/9545。

一臺車的動力由發(fā)動機傳輸?shù)杰囕啠�需要�?jīng)過多組齒輪因此有所損耗，如果德制馬力測的是傳遞到車輪上的動力，那么同樣發(fā)動機用在不同車型上的動力輸出應(yīng)該不同，試拿bmw330和bmw530做比較，其功率均是225hp/5900rpm；結(jié)論，要么bmw在數(shù)據(jù)上造假，要么它測的是發(fā)動機輸出凈值。

概述

 
最大扭矩一般出現(xiàn)在發(fā)動機的中、低轉(zhuǎn)速的范圍，隨著轉(zhuǎn)速的提高，扭矩反而會下降。扭矩的單位是牛頓·米（N·m）或公斤·米（Kg·m）。發(fā)動機的最大扭矩與發(fā)動機的進氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)和點火系統(tǒng)的設(shè)計有關(guān)，在某一轉(zhuǎn)速下，這些系統(tǒng)的性能匹配達到最佳，就可以達到最大扭矩。另外，發(fā)動機的功率、扭矩和轉(zhuǎn)速是相關(guān)聯(lián)的，具體關(guān)系為：功率=K×扭矩×轉(zhuǎn)速，其中K是轉(zhuǎn)換系數(shù)。選擇發(fā)動機時也要權(quán)衡一下怎樣合理使用、不浪費現(xiàn)有功能。比如，北京冬夏都有必要開空調(diào)，在選擇發(fā)動機功率時就要考慮到不能太�。恢皇窃诔鞘协h(huán)路上下班交通用車，就沒有必要挑過大馬力的發(fā)動機。盡量做到經(jīng)濟、合理選配發(fā)動機。

最大扭矩數(shù)值說明

一些車型的的最大扭矩的數(shù)值及說明：奧拓的最大扭矩只有60.5，是在發(fā)動機為3000-4000轉(zhuǎn)的范圍，在國產(chǎn)微型車中，它的最大扭矩也是相當小的，較高的能達到110-120不過由于其排量只有0.8L；中高排量車的范圍特別大，從110-700多，一般國產(chǎn)中檔車多為200-350范圍，其中邁巴赫exelero在轎車扭矩中登頂達到1020/2500轉(zhuǎn)。跑車則普遍較高，400、500是很常見的，現(xiàn)代酷派FX2.0的最大扭矩只能達到102/6000，越野車中，國產(chǎn)的一般在180-300范圍中（當然國產(chǎn)的排量也比較�。�，進口則高一些，歐美的一般為400/4800，路虎神行者2004只有240/3000，其衛(wèi)士也只有300/1950。布加迪威航16.4也以1250/2200的恐怖扭矩位列跑車扭矩第一位。

計算方法

定義：φ-------截面間相對轉(zhuǎn)角；γ-------切應(yīng)變；τ--------切應(yīng)力；T----------扭矩;r-----------半徑；l-----------材料長度。切應(yīng)變與相對轉(zhuǎn)角的關(guān)系為：γ=φr/l切應(yīng)變與切應(yīng)力滿足剪切胡克定律：τ=Gγ（G為材料的切變模量）扭矩與切應(yīng)力之間的關(guān)系為：T=[積分號]τdA×r（×為點乘）

扭矩=9550×電機功率÷電機功率輸入轉(zhuǎn)數(shù)×速比×使用系數(shù)