为何汽油机的扭矩和功率曲线始终满足5252 RPM？

我正在看一个名为Tech Garage的电视节目，他们只是宣称发动机扭矩和马力曲线总是在5252 RPM时相遇。假设这是真的，为什么会这样呢？它是引擎中设计的东西，还是只是热力学如何发挥作用？

如果是设计的结果，那么如何安排引擎使其成为现实呢？

engine-theory thermodynamics

— 都恩
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据我了解，所有引擎都具有相同的交集。奇怪的。

— DucatiKiller

我想问这个问题很久了。+1

— Shobin P

这种误解似乎源于经常重复的观点，即功率和扭矩实际上是完全不同的，而实际上它们是基于相同的测量值，只能通过它是否另外考虑发动机转速（在功率的情况下）来区分（扭矩）。很高兴，这并没有变成“扭矩与马力”的话题！

— 杰夫·梅登

听起来像是“ PC vs Mac”，“ Canon vs Nikon”或“ Chevy vs Ford”线程一样

— 糟糕

因此基本上是“因为V = IR，为什么当I = 1时V和R都是相同的数字？”，但是对于旋转力学而不是电而言，对于愚蠢的单位，原因不明显。

— user253751 '16

Answers:

这仅仅是数学上的，是因为将马力（就扭矩而言）定义为每秒550英尺·磅。

一匹马的体重为33,000磅，在1分钟内移动了1英尺（根据James Watt的数据，这是一匹实际马匹可以做的平均值）。移动相同1磅的发动机的RPM将行驶约6.283英尺（1英尺半径圆的圆周）。

33,000 / 6.283 = 5252

— 马克·布雷克特
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评论不作进一步讨论；此对话已转移至聊天。

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“发动机以相同的1磅移动的RPM”-难道不是“相同的33,000磅”吗？只是确定一下。

— jedd.ahyoung，2016年

@ jedd.ahyoung它在33,000英尺上方移动了1磅，而在1英尺上方移动了33,000磅。相同的工作量和力量。

— 布伦丹·亚伯

1英尺输出半径从何而来？

— 布伦丹·亚伯

是。我认为此答案中的措词可能会有所改善，thoufh

— jedd.ahyoung

只是为了好玩，我在Google上做了一些数学运算，以表明这是单位系统的人工产物，用于将数字加到扭矩和功率上。

可以将数字5252计算为：

1 horsepower / 1 lbf foot radian in turns/minute
5 252.11312

确切的数字是16,500 /π（33,000 /τ）

因此，如果数学以公制（瓦特和牛顿米的扭矩）代替，则将得到：

1 W / 1 N m rad in turns/minute
9.54929659

由于每分钟的秒数，此数字恰好是30 /π（或60 /τ）。如果以弧度/秒为单位测量发动机转速，则该数字将变为1。如果使用磅-磅代替马力来测量发动机功率，则同样适用于非公制系统。

“曲线相遇”的地方完全是将两个量（以马力和磅英尺为单位）都放置在图的轴上的数字相同刻度上的人工产物。如果将它们彼此相对而不是相对于RPM绘制图形，则会显示在某个点（对应于5252 RPM）会出现在马力功率和磅英尺扭矩相同的点上。

— 随机832
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美丽。今天+1票。在UTC之后，我会的。TY获取质量信息。

— DucatiKiller

因此，这是肯定的，因为它们以不同的单位进行测量，所以它们实际上并没有满足。

— 詹森

+1用于计算。考虑使用tau取消+1。只是在开玩笑：）Tau Manifesto和Pi Pimenifesto，适合那些感到困惑的人。

— Poisson Fish

只需添加到上面的Marks好答案中即可：

尽管马力是根据扭矩来定义的，但马力是在假设传动装置合适的情况下试图确定汽车的行驶速度时，对发动机输出功率的更有用的度量。变速箱可改变扭矩输出，但马力保持不变（忽略摩擦损失等）。因此，从句老话说：“马力卖车，扭矩赢得比赛”在理论上实际上是完全错误的。假设发动机产生1000英尺-磅的扭矩，但仅提高到10 RPM，将导致汽车缓慢行驶。

但是，对于实际的汽车，人们很少讨论实际的功率或扭矩曲线。他们通常只谈论峰值功率或峰值扭矩。具有高扭矩的汽车通常在下端产生扭矩，这也提高了下端的功率。由于马力与RPM相关，因此峰值马力通常在高RPM时出现。因此，“高扭矩”发动机可能具有与“低扭矩”发动机相同的峰值HP，但是高扭矩发动机在RPM范围的下端将具有更大的马力。因此，汽车会更快-但是只考虑峰值的人会说这是由于扭矩，而实际上是由于宽马力范围。请记住-理论上，任何发动机在通过变速箱后都可以产生任意数量的扭矩。

对于一个简单的假设示例，请考虑具有典型马力曲线的发动机A，然后想象具有相同精确马力曲线但在RPM轴上缩放x2的发动机B。如果引擎A以5,000 RPM产生峰值HP，则引擎B将以10,000 RPM产生峰值HP。如果引擎A以2,000 RPM产生90 HP，引擎B将以4,000 RPM产生90 HP。

现在，想象一下以2：1的比率通过无摩擦传动装置路由发动机B。这将有效地降低发动机B的速度，从而使变速箱修改后的功率曲线的特征现在与发动机A的转速相同。尽管变速箱后，发动机B现在仍产生与发动机A相同的精确扭矩和功率输出，尽管事实是，发动机B在变速箱之前的扭矩明显较小。（再次，请参阅Marks关于数学的出色解释）

— 艾伦
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是的，但是您完全忽略了那里的扭矩。还记得“实际上是在开车”吗？假设两个引擎具有相同的扭矩（您从未指定），那么引擎b肯定会比引擎a发光，因为齿轮减速比为2：1，不考虑摩擦和热量的情况下，引擎b的扭矩系数将增加一倍，绝对是密封性战胜引擎用最简单的术语来说，扭矩是发动机的基本强度，重量移动了一定距离（工作），而马力只是发动机完成该工作的速率，表示为重量移动了

— Keggy

但是我确实以几转/分的速度指定了扭矩...隐式地。发动机A在2000 rpm时产生90 hp的功率，因此具有263.3 ft-lbs的扭矩（在该特定RPM下）。发动机B在4000 rpm时产生90 hp的功率，因此扭矩为118.2 ft-lbs。在无摩擦变速器的输出轴上，发动机B仍可产生90 hp的功率，但现在输出已降至2000 rpm，因此具有263.3 ft-lbs的扭矩。

— 艾伦