发动机马力计算器
结果
功率（hp）
- 功率（kW）
- 167.6 kW
- 功率（PS）
- 227.8 PS
输入扭矩与转速，这个发动机马力计算器同时给出三个功率数字：英制马力 hp、千瓦 kW 与米制马力 PS——规格表给同一台发动机标出的三套数。物理上只有一步乘法，功率等于扭矩乘角速度，真正费事的只有单位。224.7 hp、167.6 kW 与 227.8 PS 说的是同一台机器，功率换算在三个常数之间来回，而国内用哪一个是有习惯的：登记信息与工信部标识按 kW 写，日系与德系资料常写 PS（也叫马力），美式资料写 hp。hp 与 PS 相差 1.4%，小到像宣传册上印错了，大到 300 hp 的车就是 304 PS——正是这一页要拆掉的那种误会。要填的扭矩必须是该转速下的扭矩，既不是峰值扭矩、也不是峰值功率处的扭矩：发动机的扭矩曲线有起有落，同一台机器在 2,000 r/min 与 6,000 r/min 给出的功率差得很远。
功率单位换算表
| 英制马力（hp） | 千瓦（kW） | 米制马力（PS） |
|---|---|---|
| 50 | 37.3 | 50.7 |
| 75 | 55.9 | 76 |
| 100 | 74.6 | 101.4 |
| 120 | 89.5 | 121.7 |
| 150 | 111.9 | 152.1 |
| 200 | 149.1 | 202.8 |
| 250 | 186.4 | 253.5 |
| 300 | 223.7 | 304.2 |
| 350 | 261 | 354.9 |
| 400 | 298.3 | 405.5 |
| 500 | 372.8 | 506.9 |
| 600 | 447.4 | 608.3 |
| 1000 | 745.7 | 1013.9 |
横着读一行，就是同一个功率的三种写法。千瓦与 PS 两列都由 hp 那一列精确换算得到——1 hp = 0.7456999 kW = 1.01387 PS——所以两列永远同向变化，而 PS 的值总是三者里最大的那个。国内登记信息取的是 kW 那一列。
公式
功率 = 扭矩 × 2π × 转速 ÷ 60
- torque
- 该转速下的曲轴扭矩，单位 N·m
- rpm
- 发动机转速，单位 r/min
从马力机报告或维修手册上拿到扭矩、想要功率数字时用它；手上的两个数与你习惯的标注口径不同时也用它。它还是判断一个说法是否可信的办法：如果标称的峰值功率出现在扭矩曲线早已下落的转速上，那个数就不成立——把公式反着算一遍，就知道那样的功率对应着多大的扭矩。
算例
2.0 升涡轮增压在扭矩峰值：400 N·m / 4,000 r/min
- 角速度：2π × 4,000 ÷ 60 = 418.879 rad/s
- 功率（瓦）：400 × 418.879 = 167,552 W
- 英制马力：167,552 ÷ 745.6999 = 224.7 hp
- 千瓦：167,552 ÷ 1,000 = 167.6 kW
- 米制马力：167,552 ÷ 735.49875 = 227.8 PS
同一台机器，224.7 hp 对 227.8 PS。两者相差 1.4%，因为英制马力与米制马力是按不同的重量定义的——每秒 550 英尺磅对每秒 75 千克力米——而这里是读者唯一能同时看到两者的地方。按国内习惯读第三行：167.6 kW。
柴油机在低转：1,000 N·m / 100 r/min
- 角速度：2π × 100 ÷ 60 = 10.472 rad/s
- 功率（瓦）：1,000 × 10.472 = 10,472 W
- 英制马力：10,472 ÷ 745.6999 = 14.0 hp
- 千瓦：10,472 ÷ 1,000 = 10.5 kW
- 米制马力：10,472 ÷ 735.49875 = 14.2 PS
扭矩大得吓人，功率却几乎没有——因为功率是扭矩乘转速，而这里几乎没有转速。拖拉机、船用主机与起动机的算术都在这一条上：曲轴上再好看的扭矩数字，不乘转速就什么都不是。
局限
这是换算，不是测量：它把一个扭矩数字当成已知，然后换成功率。真实发动机在某个转速下的扭矩取决于节气门开度、增压值、温度、燃油与加载方式，所以试验台上标 400 N·m 的机器在机舱高温下未必给得出。这里算的是曲轴功率，不是轮上功率——传动损失会带走 10–15%，四驱更多。三个单位互为精确换算，没有哪一个更「正确」，但厂家会挑对宣传最有利的那个，所以同一台机器在一个市场是 300、在另一个市场是 304。这里不知道扭矩曲线的形状，一个转速点只给一个答案，给不出功率带。
常见问题
- 为什么会有三个马力数字？
- 因为马力不止一个单位。英制马力是每秒 550 英尺磅，等于 745.6999 W；米制马力写作 PS，是每秒 75 千克力米，等于 735.49875 W。两者相差 1.4%，所以同一台发动机 300 hp 就是 304 PS。千瓦是国际单位制，也是这三个数里真正被测量的那一个，另外两个由它换算而来。
- 扭矩怎么换算成功率？
- 把扭矩（N·m）乘以角速度（rad/s），而转速要先换成角速度：2π × 转速 ÷ 60。于是 400 N·m 在 4,000 r/min 是 400 × 418.879 = 167,552 W，也就是 167.6 kW 或 224.7 hp。旧书上的捷径 hp = lb-ft × rpm ÷ 5252 就是同一个关系，只是把单位换算折进了那个常数里。
- 这是曲轴马力还是轮上马力？
- 曲轴功率——厂家标的、发动机试验台测的都是它。底盘测功机测的是轮上功率，读数一定更低：两驱车低 10–15%，四驱更多。拿公布数字与马力机成绩对比时，先确认两个数分别取在传动系的哪一端。
- 扭矩该填哪一个？
- 填发动机在你输入的那个转速下给出的扭矩，不是峰值扭矩。扭矩只有和测它的转速放在一起才有意义，而真实发动机的峰值扭矩与峰值功率出现在不同转速上。把峰值扭矩配着峰值功率的转速填进去，得到的是一个比这台机器真做得出来的功率更大的数。
- 为什么低转速的功率这么低？
- 因为功率是扭矩乘转速，转速低时再大的扭矩也被很小的转速乘掉了。1,000 N·m 在 100 r/min 只有 14 hp，而 200 N·m 在 6,000 r/min 是 168 hp。这也是功率随转速上升的原因——直到扭矩曲线下落得比转速上升更快为止，峰值功率就出现在这两条曲线交叉的地方。
参考资料
- NIST Guide to the SI, Special Publication 811 — US National Institute of Standards and Technology
- The International System of Units (SI Brochure) — Bureau International des Poids et Mesures