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第48章 前传,序一

在这里,我觉得,应该普及一下大家的相关知识,我主要讲的是汽车动力方面的。

这样也好让大家在以后的故事中,能够更好地理解,各种赛车方式,以及知道各种车子引擎的好坏。

先说一辆车,究竟是什么影响他的加速,爬坡力以及最高时速。

这里我们会涉及到一些物理公式,希望不会影响到大家的食欲。

要说加速,我们首先要明白一点,加速的本质是什么。加速,其实就是加速度,就是汽车从静止到某一个瞬间速度所用最短时间的一个衡量标准。

比如0-100公里/时加速时间为5秒,那么它的加速度我们算一下,100公里/时=1000000米/3600秒=27。77米/秒,27。77米/秒/5秒=5。55米/秒,如果0-100公里加速时间为2秒,那么它的加速度就是27。77/2=13。885米/秒,好快的速度啊!如此看来,加速度越大,汽车的加速就越快!

现在我们来看看加速度跟什么有关系,根据牛顿第二定律可知,加速度与物体的质量成反比,与物体所受的合力成正比即:F=ma(F是物体所受合外力,m是物体质量,a是物体此刻的加速度)。

由此可见,一台车的加速度跟它所受的向前的推力以及车本身的质量有关,也就是说,汽车向前的推力越大,加速度越大;而汽车的质量越小,加速度才越大。

这里面,汽车所受向前的推力主要来自汽车轮胎与地面产生的摩擦力,它来自发动机。

这个摩擦力又与发动机输出功率,发动机扭矩,以及轮胎半径相关,其中涉及公式太繁琐,这里就不一一介绍了。另外这个摩擦力还与汽车的质量成正相关,在下面会介绍。

汽车发动机扭矩一般是指其最大输出转速时的扭矩,扭矩等于曲轴半径与活塞运动时产生力的乘积,就是说,在曲轴半径恒定的情况下,扭矩越大,活塞输出的力就越大,在接下来的介绍中,我会把这个力转到轮胎的推动力上。这里为什么要强调最大输出转速呢?那是因为在现实的运动当中总会产生与运动相反阻碍运动的摩擦力,并且运动越快摩擦力越大,这是一个普遍常识不必细说。那么就产生一个问题,当曲轴运动速度不断加快的时候,它所受阻碍它运动的摩擦力就会不断增加,于是,曲轴输出的力就会不断损失,当曲轴转速达到某一峰值的时候,它所输出的力由于所受阻碍摩擦力的作用,就不能再增加,这时就达到发动机最大转速扭矩。因为,在到达这个转速的时候,即使还可以继续增加曲轴的转速,但是曲轴输出的力不但不会增加,反而会减小,于是它扭矩也就变小了,所以才会有最大转速扭矩。

下面通过一个公式来把发动机的扭矩转到轮胎的推动力上,就是这个:轮胎推力=发动机扭矩*全变速率/轮胎半径。(全速率是指通过变速箱以及差速齿轮变速之后的比例,不同档位会有不同的全变速率,它是一个比值,就是发动机转速与轮胎转速的比值。)。

举一个例子比如某车在2档时全变速率为3。75,轮胎半径为0。32米,当达到最大转速扭矩450牛米的时候,它轮胎产生的推动力为450*3。75/0。32=5273。4375牛顿,再根据加速度公式(假设汽车质量为1475千克)我们得到:加速度v=5273。4375/1475=3。58米/秒,这是这台汽车在该档位的最大加速度,它会随着车速的增加而衰减,最终变成零。因为现实当中的阻力会使轮胎的向前推力不断减小,直至相互抵消合力为零,在不继续增加油量的情况下,汽车会做迅速直线运动。

扭矩的大小是由曲轴半径和活塞运动产生的力决定的,所以,有两个方式增加扭矩,一种是增加曲轴半径,这样的方式需要更大的发动机机体,往往是低转速的重型车采用,它能使轮胎产生巨大的推力,而不需要发动机过于高速运转。另一种方式是增加活塞运动时产生的力,这里面又有两种方式,一是增加排量,扩大燃烧室空间;另一种是增加燃烧比,和更好的燃烧方式(比如压缩进气,或者汽油直喷等)。这里有一个公式,功率=扭矩*转速/9549,所以,功率大的发动机不一定就是大扭矩的发动机,因为功率是由转速和扭矩两个因素同时决定的,它也可能是高转速的发动机。一般情况下,着重于力量型的车会采用以低转速大曲轴来获得最大扭矩的发动机;着重高速度的车则采用高转速达到最大扭矩的发动机。高转速扭矩发动机对润滑系统和发动机结构材料要求更高,所以一般轿车2000-4000转左右,就达到了最大扭矩转速,只有那些超级跑车,或者豪华轿车,才能够拥有6000转,或者6000转以上的最大扭矩转速。

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