摩托车的排量、扭矩、功率等概念释义以及这些概念之间的关系

排量，或者叫排气量，就是活塞在气缸中由下止点运动到上止点（或者反过来）所扫过的容积，如果不是单缸发动机的话，还要乘以气缸数，单位是ml，但更普遍地被称作cc。

扭矩（读作“举”），也就是力矩，即力乘以力臂。我的理解是，力矩用于描述更普遍的情况，而扭矩着重用来描述一根旋转的轴究竟“多有劲儿”，或者描述把“多大的劲儿”沿着旋转的方向（或反方向）施加到一根轴上。发动机曲轴属于前者，拧螺丝动作属于后者。

对于拧螺丝这件事来说，螺母所承受的扭矩就是你在扳手末端切向施加的力乘以扳手的长度。对于发动机输出的扭矩，是一个反过来的概念，它表达发动机曲轴在活塞的带动下，在同轴的某个固定半径的轮子边缘处能产生多大的力。比如10N·m的扭矩，它意味着如果用这根轴去带动一个半径1m的轮子，你至少要在轮子边缘切向方向施加10N的力才能与之抗衡。或者更容易理解地说，这根轴加半径1m的轮子，差不多刚好可以提起1kg重的物体。如果换成更大的轮子或者更重的物体，不好意思，臣妾提不动了。

功率的概念是最简单的了，它把时间因素也考虑在内。

匀速直线运动中，功率的定义是：（力 X 距离） / 时间，等同于力 X 速度；

匀速圆周运动中，可以做个类比：（力 X 弧长） / 时间，等同于（力 X 半径 X 角度） / 时间。

其中 力X半径 就是扭矩啊，而 角度/时间 是角速度，其实也就是转速啦。所以匀速圆周运动中功率等于扭矩乘以转速。

Emm，本来是说概念的，就突然变成说关系了，那继续吧。

所以再说一遍，扭矩乘以转速得到的就是功率，但由于在发动机上，各个量的单位不全是采用国际单位制，需要加一些常数来修正，如果功率（P）单位使用瓦，扭矩（T）单位使用牛·米，转速（N）单位使用转每分的话，这个公式就是：P = pi·T·N / 30，pi是圆周率。

值得注意的是，发动机曲轴工作时，不会做匀速的旋转运动，所以公式中的变量都是同一时刻的瞬时值，不要用前一时刻的扭矩和后一时刻的转速，计算不知哪一时刻的功率。

每个转速下，都有与之对应的扭矩和功率，以转速为自变量，绘出扭矩和功率的函数图像，称作发动机的外特性图。

我在网上找了一个650NK的发动机外特性图，不过功率曲线和扭矩曲线是分开绘制的，很多时候它们通常绘制在一起。可以发现扭矩的图像是向上微凸的，起伏并不大，在某个转速达到最大值，其实可以粗略地认为它在某个转速区间内是恒定不变的。

因为功率等于扭矩乘以转速，所以（至少在上述扭矩近似不变区间内）随着转速增加，功率一直成不断增长的态势，直到高转区扭矩显著下降，转速的增加已经无法弥补扭矩的下降时，功率才跟着降下来。

至于高转区扭矩的下降，主要原因是高转速导致气门开启的时间变短，这就限制了吸气冲程中气缸吸入空气的量，就导致做功冲程中燃烧不足。还有什么气门复位弹簧的速度跟不上高转速下的正时需求等等等等吧。可变气门正时、机械增压或涡轮增压的发动机，在某些方面有很大改善，他们的外特性图与自然吸气发动机的有所不同。

一般而言，发动机的最佳扭矩在整个转速范围的中等偏后一些的位置开始出现，最大功率在比较靠后接近最大转速的位置达到顶峰，从最大扭矩开始出现到达到最大功率的这段转速区间，被认为是能稳定提供扭矩，发动机功率随转速增加也在不断变大的区间，是发动机的最佳出力区间，是能获得最佳加速体验的区间。

一种较为流行的说法是，扭矩决定加速的快慢，功率决定极速的大小，这是很容易误导人的。如果提到扭矩不加说明我们都是指发动机曲轴的扭矩，而实际上决定加速快慢的是车轮上的扭矩，称为轮上扭矩，这之间要经过不同齿比的减速呢。而我们提到的功率是发动机的功率，它涵盖了扭矩和转速两个方面，如果不考虑传动机构的机械损耗，这也是车轮上功率。

不考虑机械损耗的话，发动机功率 = 发动机扭矩 x 发动机转速 = 车轮扭矩 x 车轮转速=车轮上功率。

所以我们谈论发动机曲轴的扭矩意义不大，我们关注的点是轮上扭矩（即车辆牵引力）和车轮转速（直接影响车速），也就是发动机的功率才是我们需要的全部。发动机动力经过变速箱传输到车轮上的过程，可以认为是固定功率下，用转速换取扭矩的过程。一挡换的更多一些，六挡换的相对少一些。至于没有做这种转换之前发动机曲轴有多大扭矩，其实无需太关注。就好比，转换之后的轮上扭矩是1000，转换之前它是20还是80其实已经不那么重要了，反正都是一样小到根本不能直接拿来驱动车轮。

通识是，排量越大，发动机所能达到的峰值扭矩和峰值功率就越大；以及，相同排量，活塞的行程越大，缸径则越小，发动机的扭矩越大，但是能达到的最高转速也越低；废话般地，相同排量，气缸数越多，发动机运转时震动越小、越平顺，但气缸数越多，发动机结构越复杂，也会导致重量更大；单缸突突的，双杠当啷当啷的，三缸稀里哗啦的，四缸嗡嗡的，六缸滋滋的。

然后再简单说下功率。

车辆上，功率常用单位有3个：千瓦（kw），公制（米制）马力PS，Pferde Starke，英制马力HP，Horse Power。

1PS = 0.735kw，1HP = 0.746kw。

1kw = 1.36PS = 1.34HP。

车辆的功率又分为：制动马力和轮上马力。

制动马力，B(rake)HP，是指发动机飞轮输出的功率，就是发动机输出的功率。

轮上马力，W(heel)HP，是车轮输出的功率，这是减掉传动机构的机械损耗，真正用于牵引车辆前进的实际功率。

厂家提供的发动机外特性图上的功率，我们有理由认为是指前者；但如果是用户自行测试的外特定图，往往都是后者。

公主号：摩托车圈儿

全文完