功率大扭矩小和功率小扭矩大哪个动力强?

先说一个前提,这个问题对于汽油机、柴油机、电机的基本物理认知都是一样的,也就是对于电车和油车都一样。

内燃机变速箱或者电机减速器的物理本质,首要面对的不是动力源,而是负载。

也就是说,物理本质和我们大脑直觉是相反的,这才是这个问题最迷惑人的地方。举个例子,内燃机带动发电机发电。我们知道电机的高效率转速要比内燃机高的多,大部分情况下,我们会布置一个齿轮,让电机转速更高,这个齿轮叫“增速齿轮”。但实际上,此时电机是处于“发电机状态”,电机是负载,而不是动力源。物理上的理解,是由于这个发电机所需要的高转速,因此通过齿轮改变速比,从而最终使得电机转速可以和内燃机匹配。那么这个齿轮,应该叫“减速齿轮”,把负载(发电机)的转速降低后,给到动力源(内燃机)。

这就像数学家认为,数学上没有“减法”,减法是增加一个“负数”。道理类似,一旦知道这个道理,就通了。比如下面的回答就把这个问题也一并回答了。

电车买大功率电机的意义在哪里?

电车买大功率的,其实为了更大的扭矩。因为为了追求更好的加速性能、爬坡能力,就需要相对应转速下,最大扭矩足够大,因为电机减速器会把轮端负载转速匹配到电机的转速空间。内燃机原理一样也,内燃机买大功率的,也是为了更大的扭矩,而变速器同样会把轮端负载转速匹配到发动机的合适转速空间。这样理解,电机的单一档位减速器,和内燃机的多档位变速器,其物理原理都一样。所以,电机和内燃机原理一样,内燃机变速器和电机减速器的原理也一样。这样理解,电机和内燃机就统一了,不会分开分别讨论。只不过,这样的物理思维理解有些反常人直觉而已。

所以,直觉认知上,很多人把电机和内燃机区分开,把电车和燃油车区分开;而实际从物理角度分析,不管电机还是内燃机,都是旋转机械的动力源。物理原理都是一样的。


有了这个前提,因此说起来,我觉得这种问题是毫无意义的。无论是对于汽车工程,还是电机工程来说,都是如此。

因为这类问题,如果要比较,那么就比较一个实际的柴油机、汽油机或者电机的具体产品,或者装车方案。否则,就像问男的女的谁重要一样,毫无意义。

因为一般意义上,无论是电机还是内燃机的选择,都存在负载范围和转速范围的需求。工程上,是先有负载和转速,再选配电机、内燃机,而不是颠倒过来。类似的例子就是工作并非按人分配,而是先有岗位,再选人。比方说,矿井下井工作,那么需要找个力大的,然后再找男人;而不是颠倒过来。但一般意义上,我们都知道,男性相对女性力气大一些。但你不能硬说,光看两个陌生人的体重身高,一定能说谁力气大,这个需要面试甚至更精确的体检。同样,对于内燃机、电机来说,也存在这种“一般意义”。一般意义上:

  • 扭矩大,转速低:这个一般意义上是柴油机,但功率是多少,没法说。单缸柴油机,功率16kW[1]
  • 扭矩小,转速高:这个一般意义上是汽油机,但功率是多少,也没法说。
  • 先看功率,再看扭矩:这是一般意义上的电动机。因为扭矩可以根据搭配固定减速齿轮。但转速多少,也无所谓,反正自己调。

所以,我们无法说柴油机和汽油机,哪个动力强。尽管很多人觉得是柴油机,但不能一概而论。工程上的一般意义,其实要看三个变量(功率、扭矩和转速)中的两个大致确定“哪个动力强”。而且里面关键的是“扭矩”,因为三个需求都需要看。因此,哪个重要大家可以自己判断。


扭矩决定加速,功率决定极速

而下面高赞回答的观点,我个人认为可以商榷。民间说法并没有错误。

功率大扭矩小和功率小扭矩大哪个动力强?

该答复提到的民间提法“扭矩决定加速,功率决定极速”我个人认为恰恰是对的。尽管说法不严谨,因为这是汽车在消费级普及之前,民间修车师傅、出租车师傅、卡友师傅等职业群体的民间智慧的直观总结。从经验主义来说恰恰是对的;而2010年以后大量的车媒体/自媒体的从业者,很多都是体验式驾驶,并不具备上述民间职业人群的深度理解。因此,自媒体的说法,恰恰经不起考验。

具体来说所谓“极速”就是最高时速,理论上是车辆可以保持匀速的最高速度。那么保持匀速的前提是输出功率=所需功率。而无论是民间职业人士、汽车消费者,还是汽车自媒体,其实都不太理解“负载功率”或者“所需功率”的概念。举个例子,下面是一个大概的车辆所需功率工程估算

P_{c}=(\frac{m_{a}gf_{r}}{3600}v_{c}+\frac{C_{D}A}{76140}v_{c}^{3})\frac{1}{\eta_{T}}

这里面有整车质量、滚阻系数、风阻系数、迎面面积、传动效率等等固定值。唯一的浮动数值是车速 v_{c} 。由估算公式可知,保持匀速巡航的所需功率 P_{c } 和车速的三次方 v_{c}^{3} 有关。也就是说,车辆的最高时速的所需功率很大。如果内燃机/电机的提供的输出功率和对应极速的所需负载功率相等,那么车辆就是最高的“可保持匀速”,这个就是极速(最高时速)。这就是“功率决定极速”。

而加速靠扭矩,举个电动车加速例子,“0-50公里的加速,雪佛兰Bolt的2.7秒”[2],这个加速很猛了,而加速是靠“扭矩”的。上面的公式 P_{c} 匀速巡航所需功率,对应下图底部的红色虚线。

电动车BOLT的电机效率图
  • X横坐标是转速,Y纵坐标是扭矩。这两个都是实际的原始物理直接测量数据。而右侧功率是根据转速和扭矩乘积计算的功率,等功率是双曲线。输出功率是一个根据物理实际测量的二次计算数据。
  • 电动车是固定齿比减速器。因此转速和电机转速耦合绑定线性对应。电机转速除以60.7就是时速。
  • 顶部曲线就是“电机对应转速可输出最大扭矩”。也就是在当时的车速/电机转速下,电门踩到底的加速力矩是多少。电机各个转速下是这个“电门踩到底”是最大数值是不同的。
  • 下面的红色虚线曲线就是“对应时速所需的扭矩”。这是根据不同车速匀速巡航所需功率 P_{c} 而计算叠加到内燃机或电机的所需扭矩。低于这个,车速会下降,保不住车速。
  • 顶部曲线和下面虚线的相差数值,就是对应时速最大的加速扭矩。加速强,就是这个差距越大。

我们看到时速0-50公里期间,电机转速前3000rpm的时候,这个差值最大。对应的加速0-50的加速是2.7秒。而转速3000—6000,这个差值要小一些。0—100加速6.5秒,0-50加速2.7,50-100加速是3.8秒。由于电机最大加速扭矩减小,后半程加速自然就慢一些。仔细看可以发现,在0-50加速的时候,电机的输出功率都低于25kW,而加速却最大。这就是民间的说法“加速看扭矩”。

很多人对这个问题最大误解在于,没有意识到是“先看阻力(负载),再看动力(加速)”[3]。所以,大部分没有意识到:

反直觉的地方是,不是把发动机的扭矩放大到轮端。而应该是倒过来,是把轮端所需扭矩,叠加到发动机上看。

如果这样,就能屏蔽变速箱对认知的干扰了。通过变速箱,把各个档位叠加到发动机的特征去看。

奔驰AMG大自吸发动机M159

内燃机其实也一样。由于内燃机自吸需要一定转速才能达到较大扭矩。因此需要通过变速器,把中低档的车速叠加到“最大可输出扭矩”较大的发动机转速范围。但是,输出功率由于负载的限制,其实很快就到红线了。那么就换一个档位,仍然到了较大的发动机范围2500—5500rpm。

无论电机和内燃机都是一样的道理。

编辑于 2026-04-13 · 著作权归作者所有