汽车的发动机个头那么大，为什么产生的扭矩才几百牛米？一个电动扳手产生的扭矩都有几百牛米到上千牛米！?

写过几个“并联”的科普，发现问题的关键是绝大部分人无法区分“力和功率”的区别，也没有磁力的直觉。举个例子，高赞回答是：

电动工具的扭力是假扭力，是靠冲击机构“吸收-快速释放”动作一下一下敲出来的，和发动机那种真实的持续输出扭力的原理完全不一样。

显然，这个回答在我看来就不太正确，至少肯定是不严谨的。道理很简单，什么叫“假扭力”，什么又叫“真扭力”呢？这里又要回到最大的误解，请看下面的链接理，第一个“拧可乐瓶”的例子^[1]。

“拧可乐瓶”的例子在于提醒我们的大脑，先有阻力，再有动力；而不是相反，有了动力，克服阻力，才会旋转。我们的直觉是后者，但从物理角度去思考是前者的粗体字。阻力这种反直觉特性，是高中物理的很多压轴题的解题关键，绝大部分人在审题的时候，屈从于直觉而无法解题。因此，高考物理能筛除大部分人，而对应的就是大部分不理解“扭矩”。还是看电动扳手的例子。

左侧是行星齿轮的“放大扭矩”。当需要拧紧的时候，旋转方向和施力方向是一致的。一开始可以拧紧，此时行星齿轮处于同步状态，电机轴带动行星齿轮同速旋转，行星齿轮带动扳手套筒。但到了最后拧不动了，扳手套筒无法旋转，这个时候冲击锤无法旋转，但是内部有一个滚珠和轨道是活动的。阻力传递到行星齿轮，行星齿轮组外部被锁住，行星齿轮就不同步了，惯性使得行星齿轮成为扭矩放大，用来克服蓄力弹簧。当蓄力弹簧蓄力满了（弹簧压缩位移），滚珠轨道到头了，此时带动冲击锤旋转，当到了这个节点的时候。冲击锤释放蓄力弹簧，纵向敲击套筒。注意，这个不是扭矩。，这个是冲击力或者敲击力，不是旋转，而是纵向的。扭矩只用于旋转。

敲击后，螺母会震动，有一个瞬间的震松状态，这个时候摩擦阻力变小，按照上面链接的理论。电机一直在旋转出扭矩，但是摩擦阻力矩变小了，套筒又进了一小步。重复以上过程，这就是最后扳手会有连续的哒哒哒声音。

而当拧松的时候，旋转方向和施力方向是相反。一开始就遭遇阻力，但是连续的哒哒哒等于连续敲击震松了紧固件，当摩擦阻力矩小于电机x套筒增矩以后，就可以拧松了。输出连续的电机扭矩。

电动扳手的哒哒哒，其实不是扭矩。因为重复敲击，是纵向线性的，并非是旋转的扭矩。

实际上，扭矩虽然叫“牛顿.米”，但其实和米没有关系。这是一种数学计算的绑定关系，并不是物理理解。扭矩和力一样，物理上都是“力”。人的直觉，对力的大小敏感，但是对力的方向不敏感。我们的直觉只对力的正反敏感。初中物理，确实仅仅到了这个直觉就结束了。而高中物理，则有力的方向。在经典的牛顿力学体系中，而力的方向是作用于三维空间。但是高中物理仅仅要求力的方向作用域平面（Vector），也就是所谓“矢量力”。所以，力有三个层次，物理上都叫“力”：

• 日常默认的义务教育水平，也就是我们平时说的力，仅仅是“力的大小”以及力的正负方向理解；
• 高中水平力的理解：力是矢量力Vector，力有大小和方向。Vector的力，方向是平面直角坐标计算。
• 工程领域专业理解：力除了矢量力，还有扭矩（转力），Torque的力有大小和旋转。旋转用极坐标计算。

所以，要真正理解扭矩，其实需要超越高中物理知识的理工科认知水平。有些汽修师傅或者驾驶员师傅，尽管这些师傅的学历一般，但是长年累月的经验让他们拥有超越普通人的对扭矩的认知水准，不过这个人群占比太小。而汽车自媒体的很多写手，其不具备高中物理的认知水平，所以功率和力，无法区分辨别，却在自媒体和网络上夸夸其谈。

做功、功率、以及力，这三个基本物理概念中，功率是带有时间属性的，而做功W和力F却没有时间属性。对应于力和功率，高中物理是 ，其中的功率是没有质量属性的，这一直是高中物理的一个反直觉的难点。因为速度v是带有时间属性的，因此Fv其实也带有时间属性。

进而在在机械工程和汽车工程，除了高中物理还有扭矩和功率 。这里的速度替换成了是极坐标运算的角速度。在工程上我们加了一个9550角速度和转速的换算常速。但原理还是“转力x角速度”，其物理底层理解没变。

发动机和电机，都属于“转机”，都是驱动的转轴的机械能。因此，两者的输出功率都是功率等于扭矩乘以角速度，P=Tω，物理原理都是功率等于力乘以速度，只不过在工程的数学计算上，我们选用极坐标体系计算，两者是一样的。而不同的是，内燃机是压力气缸，而电机是磁力同级相斥，异极相吸，依靠磁力。

• 内燃机：气缸燃烧做功；
• 电机：磁极对，磁力做功。

以上是两者扭矩的动力来源。

如果看内燃机曲轴，每个气缸负责驱动曲轴旋转一圈的部分角度范围；如果看电机的话，每个磁极对负责驱动电机轴的一圈的部分角度范围。内燃机多个气缸协同，负责发动机曲轴旋转一圈（单缸拖拉机突突突，单缸负责两圈）。可以看到，内燃机真正提供扭矩做功的，是橙色的燃烧部分。而蓝色是转动的惯量。

所以，内燃机扭矩真正的物理意义是源自气缸的爆燃做功，实际上内燃机也是脉冲式冲击的。每一次火花塞点火，都是一次爆燃。所以，在汽车工程界，曲轴扭矩和内燃机的平均缸压线性相关，也就是缸压和扭矩成线性正比。

横坐标是发动机转速（角速度），纵坐标是扭矩。但是同步的纵坐标右侧是“平均缸压”。缸压和扭矩是线性正比关系，单位换算比例大约是1:9.7。每个型号的发动机这个系数不一样，但都是线性正比关系。说明物理关系就是缸压的膨胀机械能，才是发动机曲轴扭矩的动力来源。而爆燃的膨胀是由汽柴油爆燃引发。那么，这里就存在两个功率：

1. 输入功率：汽柴油的热值，和燃烧时间。时间和曲轴转速有关，这个时间是瞬间微分的。
2. 输出功率：曲轴旋转的机械转动功率，P=Tω。这个角速度也与曲轴转速相关，这个时间也是瞬态微分的。

这两个功率之比，就是热效率。抽取掉里面时间的因素，单单讨论力的因素，就是转矩Torque。这个扭矩也是一个瞬态微分。

电机的每个极对类似于内燃机的一个气缸，多个极对槽联让电机转子转一圈。对于扭矩来说，电机和内燃机机都是“真扭矩”，不存在假扭矩。之所以感觉不同，原因在于：

常人对扭矩的直觉仅限于是0-10的低转速，也就是拧可乐瓶，或者扳手速度

而电机在低转速可以自举启动，但是内燃机存在怠速。低于怠速，内燃机无法输出扭矩。而超过了怠速，人不会触摸转轴。所以，存在一种内燃机叫“真扭矩”，而类似电扇一样的电机是“假扭矩”。实际上，如果遇到工业级的电梯电机，汽车电机，人也无法阻止。因为这些电机的“最大扭矩”人力根本无法承受。

由于内燃机低速无法输出扭矩，工程师设计了一种同轴ISG方案。也就是把上述盘状电机和内燃机同轴串联。

视频：内燃机+电机，同轴ISG电机https://www.zhihu.com/video/2015213753826825745

同轴联动转速是相同的。扭矩要么叠加（并联），要么相见（行车发电）。

以上述大众途锐Hybrid为例。当转速1500的时候：

1. 内燃机最大输出扭矩：350N.m/1500rpm
2. 电机最大输出扭矩：200N.m/1500rpm
3. 两者相加：550N.m/1500rpm

两者都是真扭矩，可以直接相加。