力矩比较
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如果您曾试着在汽车上松开拧死的方形螺帽,那么您一 定知道要生成较大的力矩,最好水平扣住扳手,然后踩在扳手的末端——这样,您是在等于扳手长度的距离上施加您全身的重量。如果扣住扳手时,扳手的手柄指向正上方,那么踩在手柄的顶部(假设您能保持平衡)根本不会松动方形螺帽。其效果就相当于您直接踩在方形螺帽上一样。

图3. 两个不同发动机的模拟测力计测试(单击此处查看大图)。
力矩常见单位
国际单位制:
牛顿米 (Nm)
1
牛顿米=0.737英尺

英制单位:
英寸 (lb-in)
1英寸=0.113牛顿米
英尺 (lb-ft)
1英尺=1.356牛顿米

图3显示了由两个不同发动机生成的最大力矩和功率。其中一个发动机是涡轮增压式卡特彼勒C-12柴油卡车发动机。此发动机重约900千克,排量为12升。另一个发动机是经过大幅改进的福特眼镜蛇Cobra发动机,排量为4.6升;它增加了个增压器,全重约180公斤。二者的最大功率都能达到约30马力(hp),但只有前者适于牵引重型卡车。其原因可用上面显示的功率/力矩曲线进行部分解释。

当动画暂停后,您会看到卡特彼勒发动机在转速为1200 转/分(rpm)时生成了2237牛顿米的力矩,此时功率为377马力。在转速为5600转/分时,福特眼镜蛇发动机的功率也达到377马力,但只生成了480牛顿米的力矩。如果您读过关于齿轮比的文章,您可能正在思考如何让眼镜蛇发动机也生成2237牛顿米的力矩。如果让眼镜蛇发动机的齿轮减速比变为4.66:1,输出转速将变为1200 转/分,这样力矩就将达到2237牛顿米——与大型卡特彼勒发动机的力矩完全相同。

现在您可能会想,为什么大型卡车不使用小型燃气发动机代替大型柴油发动机呢?在上面的示例中,大型卡特彼勒发动机只需将转速保持在1200转/分即可产生377马力的功率。这样发动机负载较小,运转平稳。而若要产生同样的功率,小型燃气发动机就需要急速运转到5600转/分。在这样的速度和功率输出下,小型燃气发动机很难长期维持。而大型卡车发动机则可以使用多年,每年行驶几十万公里不成问题。




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