目次
為什麼我們總在談論馬力與扭力？
當你打開汽車雜誌，或是在車展上聽銷售員介紹新車時，「馬力」與「扭力」幾乎是繞不開的詞彙。有人說「這輛車扭力強，起步推背感十足」，也有人說「那輛車馬力大，極速能輕鬆破250km/h」。但馬力與扭力究竟是什麼？它們之間有什麼關係？為什麼同樣是描述動力的指標，卻會影響汽車完全不同的性能表現？
一、馬力：從蒸汽機到內燃機的動力單位
1.1 馬力的誕生：為了替代「馬」的勞動力
「馬力」一詞的誕生，與人類工業革命的進程緊密相連。18世紀末，詹姆斯·瓦特（James Watt）改良了蒸汽機，為了讓民眾理解這項發明的價值，他需要一個直觀的單位來描述蒸汽機的動力——當時最普遍的動力來源是馬，因此瓦特提出了「馬力」的概念。
瓦特通過觀察發現：一匹馬在1分鐘內可以將330磅的重物提升100英尺（約合181.4公斤的重物提升30.48米），因此他定義「1英制馬力（hp）= 33,000英尺·磅/分鐘」。後來，這個單位被轉化為國際單位制：1英制馬力≈745.7瓦特（W），1公制馬力（PS，德制馬力）≈735.5瓦特。
1.2 馬力的本質：功率的度量
從物理學角度來看，馬力是「功率」的單位。功率（Power）的定義是「單位時間內所做的功」，公式為：
功率 = 功 ÷ 時間
而「功」的計算公式是「力 × 距離」，因此功率也可以表示為「力 × 距離 ÷ 時間」，即「力 × 速度」。這一關係對汽車至關重要：當汽車行駛時，發動機的功率最終需要轉化為驅動車輪的力與速度的乘積——速度越高，維持該速度所需的功率就越大。
1.3 汽車馬力的演變：從個位數到上千匹
自內燃機取代蒸汽機成為汽車動力核心後，馬力的提升見證了汽車技術的飛躍。以下是關鍵時間段的典型數據（表1）：
| 時間段 | 典型車型 | 馬力（hp） | 技術背景 |
|---|---|---|---|
| 1886年 | 奔馳1號（Benz Patent-Motorwagen） | 0.75 | 單缸汽油機，排量0.954L |
| 1920年代 | 福特T型車（後期款） | 20 | 四缸發動機，批量生產技術 |
| 1950年代 | 雪佛蘭Corvette C1 | 195 | V8發動機，化油器技術 |
| 1970年代 | 法拉利365 GTB/4（Daytona） | 352 | 高轉速V12，機械燃油噴射 |
| 1990年代 | 麥凱倫F1 | 627 | 自然吸氣V12，碳纖維車身 |
| 2020年代 | 特斯拉Model S Plaid | 1020 | 電動馬達，三驅系統 |
表1：1886-2020年典型車型馬力數據對比
從數據可見，汽車馬力在130多年間增長了1360倍，這背後是燃油噴射、渦輪增壓、電動化等技術的突破。
二、扭力：驅動車輪旋轉的「轉動力」
2.1 扭力的定義：讓物體旋轉的力
扭力（Torque，也稱扭矩）是指「使物體繞軸線旋轉的力」。比如用扳手擰螺栓時，扳手越長（力臂越長），同樣的力能產生越大的扭力。其公式為：
扭力 = 力 × 力臂長度
在汽車中，扭力是發動機通過曲軸輸出的「轉動力」，單位通常是牛頓·米（N·m）或磅·英尺（lb·ft）。它直接決定了車輪能否推動車身——扭力越大，車輛在低速度時的「爆發力」越強，比如爬坡、載重或起步加速。
2.2 扭力與馬力的關係：功率的兩個維度
馬力（功率）與扭力並非孤立存在，它們通過「轉速」緊密相連。物理學中，功率、扭力與轉速的關係公式為：
功率（kW）= 扭力（N·m）× 轉速（rpm）÷ 9549
（轉換為英制馬力：1hp = 扭力（lb·ft）× 轉速（rpm）÷ 5252）
這個公式揭示了一個核心規律：功率是扭力與轉速的共同產物。同樣的功率，既可以是「低扭力+高轉速」（如賽車發動機），也可以是「高扭力+低轉速」（如柴油機）。
2.3 扭力的特性：不同發動機的「性格」
不同類型的發動機，扭力曲線（扭力隨轉速變化的關係）差異顯著，這決定了它們的應用場景：
柴油引擎：低轉速時即可輸出大扭力（通常1500-3000rpm達到峰值），適合牽引、載重（如貨車、越野車）。例如，2020年豐田陸地巡洋艦的3.3T柴油機，峰值扭力650N·m（2000-3000rpm）。
自然吸氣引擎：扭力隨轉速上升逐漸增加，峰值通常出現在4000-6000rpm，適合均衡的動力輸出（如家用車）。例如，2010年本田思域1.8L發動機，峰值扭力174N·m（4300rpm）。
渦輪增壓引擎：通過渦輪強制進氣，可在寬轉速區間輸出高扭力（如2000-5000rpm），兼顧低轉爆發與高速動力（如性能車）。例如，2023年寶馬M3的3.0T發動機，峰值扭力650N·m（2750-5500rpm）。
三、扭力和馬力曲線示例
| RPM | 扭力 (N·m) | 馬力 (hp) | 説明する |
|---|---|---|---|
| 1000 | 80 | 15 | 低轉速，高扭力起步 |
| 2000 | 100 | 38 | 扭力上升，馬力漸增 |
| 3000 | 120 | 68 | 峰值扭力區 |
| 4000 | 115 | 87 | 扭力穩定 |
| 5000 | 110 | 105 | 交會點（約5252 rpm） |
| 6000 | 100 | 114 | 馬力主導 |
| 7000 | 90 | 120 | 高轉速，馬力峰值 |
| 8000 | 80 | 122 | 紅線前 |
| 9000 | 70 | 120 | 扭力下降 |
馬力和扭力是互補概念：扭力是力，馬力是速率。
四、極速的本質：為什麼馬力比扭力更關鍵？
4.1 極速的物理限制：阻力與功率的較量
汽車的極速是指「發動機輸出功率與行駛阻力達到平衡時的速度」。行駛阻力主要包括：
- 滾動阻力：來自輪胎與地面的摩擦，與車重成正比，速度變化對其影響較小。
- 空氣阻力：與速度的平方成正比（公式：F空氣 = 0.5×ρ×A×Cd×v²，其中ρ為空氣密度，A為迎風面積，Cd為風阻係數，v為速度）。
當車速超過100km/h後，空氣阻力成為主要阻力，且隨速度急劇增加。此時，發動機需要輸出足夠的功率來克服空氣阻力，而功率與速度的關係可由「功率=阻力×速度」推導：
P = F空氣 × v = 0.5×ρ×A×Cd×v³
這意味著：速度的三次方與功率成正比。換句話說，若想將極速從200km/h提升到300km/h（提升50%），所需功率需提升至原來的3.375倍（1.5³）——這正是馬力（功率）對極速的決定性影響。
4.2 扭力為何對極速影響有限？
扭力決定了發動機在特定轉速下的「轉動力」，但它無法直接決定極速。例如，一輛越野車可能有600N·m的大扭力，但由於馬力僅300hp，極速往往不超過180km/h；而一輛跑車若有600hp馬力，即使扭力「僅有」500N·m，極速也能輕鬆突破300km/h。
原因在於：扭力需要與轉速結合才能轉化為功率。越野車的發動機為了輸出大扭力，通常轉速較低（如4000rpm以下），而功率=扭力×轉速，因此功率受限；跑車發動機則可通過高轉速（如8000rpm以上），即使扭力中等，也能輸出大功率。
4.3 案例驗證：不同動力參數的極速對比
以下是三輛不同類型車的數據對比（表2），直接體現馬力與極速的相關性：
| 車型 | 馬力（hp） | 扭力（N·m） | 極速（km/h） | 關鍵特點 |
|---|---|---|---|---|
| 豐田陸地巡洋艦300 | 304 | 650 | 190 | 高扭力，低轉速柴油機 |
| 寶馬M4 Competition | 510 | 650 | 290 | 高馬力，渦輪增壓汽油機 |
| 布加迪Chiron Pur Sport | 1500 | 1600 | 350 | 超高馬力，W16四渦輪 |
不同馬力/扭力車型的極速對比
可見，陸地巡洋艦與M4扭力相同，但M4馬力高68%，極速高52%；Chiron馬力是M4的2.9倍，極速高21%，符合「功率決定極速」的規律。
五、核心定義
馬力（Horsepower, HP）
衡量引擎「整體做功效率」，計算公式為：扭力 × 轉速 ÷ 5252。數值越高，代表車輛極速表現越強（例：跑車追求高馬力）。
扭力（Torque, Nm/rpm）
衡量引擎「瞬間爆發力」，指曲軸旋轉的力矩。數值越高，加速與負載能力越強（例：貨車/越野車重視高扭力）。
關鍵差異
| 特性 | 馬力 | 扭力 |
|---|---|---|
| 作用 | 決定最高速度 | 決定瞬間加速/載重 |
| 輸出時機 | 高轉速時顯著 | 低轉速即可爆發 |
| 應用場景 | 高速公路巡航 | 爬坡/拖曳重物 |
六、總結：馬力與扭力的分工與協同
馬力與扭力是描述汽車動力的兩個核心指標，但它們的職能不同：
- 扭力是「瞬時爆發力」的體現，決定了車輛的起步加速、爬坡能力、載重能力，適合需要「低轉高負荷」的場景（如越野、牽引）。
- 馬力是「單位時間內的做功能力」，決定了車輛能達到的最高速度，適合需要「高速度持續運行」的場景（如賽道、高速公路）。
從汽車發展史來看，馬力的增長幅度遠超扭力，這與人類對「更高速度」的追求直接相關。而隨著電動化時代的到來，電動機「高扭力+高功率」的特性，正在重塑人們對動力的認知——但無論技術如何演變，「功率決定極速」的物理法則始終不變。
理解馬力與扭力的本質，不僅能幫助我們更好地選擇汽車，更能讓我們看透汽車技術進步的核心驅動力：從「夠用」到「更強」，從「力大」到「高效」，人類對動力的探索永無止境。
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