馬力、扭力是怎麼來的?

▲扭力,其實就是力透過力臂來迫使長軸去旋轉,跟轉動扳手的效果一樣。放到引擎上來看,被點燃的油氣轉換成爆發力擠壓活塞往下,連桿如同力臂去轉動曲軸,就是引擎的出力。意味著強大的扭力,車子的加速性更佳。
 
馬力其實是功率的單位(能量),而扭力才是力量的單位。因為引擎的驅動力從曲軸經過變速箱、傳動軸再到車輪,都是處於旋轉狀態,而扭力是針對旋轉物體表示的,所以扭力就是引擎的出力。
 
牛頓很厲害,發明F=ma這個萬能的公式,並簡單的說明物體被給予愈大的力,會有愈大的加速度,若把這個理論套用在引擎的扭力上,就跟車子的加速性能有關,因此開車所感受到充沛的加速力量,是因為引擎產生強大的扭力。不同的引擎設計會有不同的扭力輸出特性,有的在低轉速扭力較大,有些高轉速扭力較大,甚至有高原式的扭力輸出特性。


▲馬力不是出力,是指在一定的時間內所作的功,以現代引擎常用的hp定義:一匹馬在1秒內,將75kg重的物體抬高1公尺,稱為1馬力。引擎是以旋轉的方式出力,跟扭力、轉速就有很大的關係。
 
若引擎需要持續的運轉就要有能量,而馬力是指單位時間內所作的能量(工程上稱作「功」)。比如說,同樣的工作量,有人可以很快完成但有的人很慢,也是我們常講的工作效率。所以在同樣的時間內,能提供愈多能量給引擎,馬力就愈大。馬力跟引擎的出力、轉速有很大的關係,即「馬力=扭力x轉速」,假設同樣300hp,跑車因為有較高的轉速,極速可以拉很高,而貨車的轉速不高,但有很大的載重量,因此功率是一樣的。

▲最大扭力不會發生在最大輸出馬力,因為最大扭力產生的慣性力足夠帶著車子不斷前進,這時需要提高引擎轉速讓馬力繼續攀升,扭力就開始下降(腳踏車騎得快,也是靠轉速高的小齒輪去提高速度)所以性能車的極速通常很大。
 
至於哪個比較重要?就要看開車的環境而定。像山路多的台灣,扭力比馬力還要重要,因為需要強大的扭力讓車子有瞬間的加速。而平原大的歐洲,比較需要大馬力來縮短兩地的開車距離,扭力反倒是其次。
 

▲馬力機是測得扭力值和引擎轉速後,再計算成馬力值,因為「馬力=扭力x轉速」。而得到的數據都是淨輸出值,因為動力從曲軸傳遞到輪上,過程中會有能量的損耗,原廠公佈的數據通常是在沒能量損耗下測出的最大輸出值。