马力是什么

作者：Marshall Brain

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您可能已经听说过马力这个概念了。电视上几乎每个汽车广告都会提到马力，人们谈论汽车时也常常谈到马力，甚至大多数割草机上都有一个标有额定马力的大标签。

但什么是马力？额定马力就性能来说是什么意思? 在本文中，您将确切地了解什么是马力以及马力在日常生活中的应用。

马力这个术语是工程师詹姆斯·瓦特发明的。瓦特（1736-1819）因改进蒸汽机的性能而出名。当我们每次谈到60瓦特的灯泡时，总能想到他。

据说瓦特在煤矿工作时用小马来拉煤，他想用一种方法来表示每匹马可提供的动力。他发现，一匹采矿的小马平均一分钟内可以做29,832牛顿米的功。然后他增加了50％的数量，规定马力的大小为一分钟内做44,748牛顿米的功。这是一个人为规定的测量单位，几个世纪以来沿用至今，现在汽车、割草机、链锯甚至有些真空吸尘器都在使用这个单位。

马力的概念是这样的：瓦特判断一匹马每分钟可以做33,000英尺-磅（1英尺-磅=1.36牛顿-米）的功。因此，请想象一下一匹马从煤矿拉煤的情形，如上图所示。一匹马做1马力的功就可以在1分钟内把330磅（1磅=0.45公斤）煤拉高100英尺（1英=0.3米），或在1分钟内把33磅煤拉高1,000英尺，或者在1分钟内把1,000磅煤拉高33英尺。您可以随意进行任何质量和距离组合，只要每分钟的两者乘积为33,000英尺-磅，就相当于一马力。

您不会想在桶中装入33,000磅煤，让马在一分钟内拉动1英尺，因为马不能拉动如此大的重量。您也不会想在桶中装入1磅煤，让马在一分钟内拉动33,000英尺，因为这要求马达到每小时600公里的速度，这种速度对马来说是不可能的。然而，当您阅读了滑轮组的工作原理后，您就知道可以利用滑轮组轻松地拉动重物。因此，不管桶中的重物有多重，您都可以建立一个滑轮组系统，使马又快又轻松地拉动重物。

马力也可以转换成其他单位。例如：

一马力相当于746瓦特。因此如果您将一匹一马力的马放在踏车上，它可以使发电机源源不断地产生746瓦特的电。
一马力（在一小时中）相当于2,685,165焦耳。如果您用746瓦特来运行一小时电热器，它产生的热量为2,685,165焦耳。
1BTU（British Thermal Unit，英国热量单位）等于1,055焦耳，或252克卡路里，或0.252食物卡路里。假设能量可以百分之百转换，那么一匹马要产生一马力，每小时需要消耗641卡路里。

测量马力
如果您想知道一个发动机的马力，可以把发动机与功率计连在一起。功率计对发动机施加负荷，以测量发动机需产生多大的能量来承受负荷。

从以下内容您可以了解功率计是如何工作的：设想您启动了汽车发动机，挂空挡并把油门踩到底。这样的话，发动机会由于速度过快而爆炸。这就糟了，所以当我们使用功率计时，会对油门踩到底的发动机施加负荷，并测试在不同发动机速度下发动机能承受的负荷。您可以将发动机和功率计连在一起，把油门踩到底并用功率计对发动机施加足够负荷，让发动机速度保持在比如7000转/分钟。记录下发动机可承受的负荷。然后增加负荷使发动机速度降至6500转/分钟，并做好记录。然后再增加负荷使发动机速度降至6000转/分钟，以此往复。您可以从500转/分钟或1000转/分钟的速度开始执行相同的操作。功率计实际测量的是扭矩（以英尺-磅为单位），若要将扭矩转换成马力，只需用扭矩乘以转速除以5252就可以了。

扭矩假设您有一个手柄为2英尺长的大套筒扳手，您对2英尺长的手柄施加了50磅的力，则您对扳手施加了100英尺-磅（2英尺长的手柄，50磅的力）的扭矩。通过对一个100英尺长的扳手的底端施加1磅的力或对1英尺长的扳手施加100磅的力，都可以同样达到100英尺-磅的扭矩。

类似的，如果您将一个连杆加到发动机上，发动机会对连杆施加扭矩。功率计就是测量扭矩的工具。若要将扭矩转换成马力，只需用扭矩乘以转速除以5,252就可以了。

马力的图表表示

如果您将发动机马力与转速的对应值绘制成图表，就会得到发动机的马力曲线图。高性能发动机典型的马力曲线图可能与下图类似（这也是三菱3.0L Twin-Turbo的300马力发动机的曲线图）：

这样的图表明任何发动机都有一个峰值马力，即当发动机动力到达最大值时的转速。发动机在某一转速时还有一个峰值扭矩。通常，您可以在宣传手册或杂志评论上看到这些数据，比如“320HP@6500转/分，290 lb-ft扭矩@5000转/分”（这是1999谢尔比系列1的数字统计）。当人们说一个发动机具有“许多低端扭矩”时，意思是峰值扭矩在低转速时出现，比如2000或3000转/分。

另一方面，您可以从汽车的马力曲线图中得知发动机在哪个点产生了最大动力。当您要迅速加速时，您希望尽量使发动机接近曲线中的最大马力值。这就是为什么您总是换挡加速的原因，通过换挡，您提高了发动机转速，这样可达到曲线上的峰值马力点。如果希望在红绿灯前加速，您通常会加快发动机，使发动机达到峰值马力时的转速，然后松开离合器以对轮胎施加最大的动力。

高性能车的马力

如果车的马力与其重量的比值很高，它就被认为是“高性能”的车。这很容易明白，车越重，就需要越多的动力来加速。因为动力是固定值，您就需要使车的重量减至最轻来获得最大的加速。

下表显示了一些高性能车（和一辆用于对比的低性能车）的马力和重量。从下表中您可以看到车的峰值马力、重量、马力和重量的比率（马力除以重量）、车速从0加速到每小时97公里所需的秒数以及车辆价格。

	马力	重量 (磅)	马力: 重量	0-97 公里/小时（秒）	价格
道奇Viper	450	3,320	0.136	4.1	$66,000
法拉利355 F1	375	2,975	0.126	4.6	$134,000
谢尔比Series 1	320	2,650	0.121	4.4	$108,000
莲花Esprit V8	350	3,045	0.115	4.4	$83,000
雪佛兰Corvette	345	3,245	0.106	4.8	$42,000
保时捷卡雷拉	300	2,900	0.103	5.0	$70,000
三菱3.0L Twin-Turbo	320	3,740	0.086	5.8	$45,000
福特Escort	110	2,470	0.045	10.9	$12,000