扭矩和马力的区别：计算公式、单位换算与5252转交叉点
本文在AI辅助下由原文翻译而成。请结合原文核对专业术语和公式。
扭矩是发动机作用在曲轴上的扭转力，功率（俗称“马力”）则表示这种扭转做功有多快。两者靠转速联系：功率=扭矩×角速度，换成常用单位就是kW=N·m×rpm÷9549，或hp=lb-ft×rpm÷5252。所以4000 rpm时输出300 N·m的发动机，功率约为125.7 kW（约171 PS，169 hp）。
扭矩和功率分别衡量什么
扭矩等于力乘以力臂，力臂是转轴到力的作用线的垂直距离。用200 N的力压0.5 m长的扳手，螺栓得到的扭矩就是200×0.5=100 N·m。扭矩并不要求物体真的转动：一颗锈死拧不动的螺栓，照样承受完整的100 N·m。所以光看扭矩，看不出做了多少功。
功率是做功的快慢，单位是瓦特（1 W=1 J/s）。恒定扭矩带动轴转动时，做的功等于扭矩乘以转过的弧度数，因此功率等于扭矩乘以角速度：P=T×ω，它是直线运动中P=F×v的转动版本。NIST《国际单位制指南》规定力矩（即扭矩）的单位写作牛顿米（N·m），而不是焦耳：两者虽能化为相同的基本单位，但扭矩与能量不是同一种量。
计算公式：由扭矩和转速算出kW或马力
参数表上的转速用的是每分钟转数（rpm，也写作r/min），而P=T×ω里的角速度要用弧度/秒。1转是2π弧度，1分钟是60秒。以300 N·m、4000 rpm为例，分三步算：
- 把rpm换成rad/s：ω=4000×2π÷60≈418.9 rad/s。
- 乘以扭矩：P=300 N·m×418.9 rad/s≈125664 W。
- 换成需要的单位：÷1000=125.7 kW；÷735.5=170.9 PS；÷745.7=168.5 hp。
合并常数，就得到速算公式。60000÷2π≈9549，所以kW=N·m×rpm÷9549。1英制马力等于每秒550 ft·lbf，即每分钟33000 ft·lbf，而33000÷2π≈5252，所以hp=lb-ft×rpm÷5252。资料用kgf·m和公制马力时，则有PS=kgf·m×rpm÷716.2。
公式也能倒着用：6000 rpm时输出150 kW的发动机，此时扭矩为9549×150÷6000≈238.7 N·m。
有个常见的坑：峰值扭矩和峰值功率很少出现在同一转速，把宣传资料里的最大扭矩乘以最大功率对应的转速，得到的数字发动机根本输出不了。
参数表上的扭矩和功率单位及换算
同一台发动机，因市场和年代不同，可能用三套单位描述。国内车型的参数表大多用kW和N·m给出最大功率和最大扭矩，不少还另列以Ps表示的最大马力；韩国的参数表通常用ps和kgf·m，美国的则用hp和lb-ft。资料里只写“马力”而没标明类型时，要先弄清是公制马力还是英制马力。
| 单位 | 衡量对象 | 折合SI单位 | 常见场合 |
|---|---|---|---|
| N·m（牛顿米，简称牛米） | 扭矩 | SI单位 | 大多数参数表 |
| kgf·m（千克力米） | 扭矩 | 9.80665 N·m（精确值） | 旧版资料、韩国 |
| lb-ft（磅力英尺） | 扭矩 | 1.355818 N·m | 美国 |
| kW（千瓦） | 功率 | 1000 W | 大多数参数表 |
| PS（公制马力） | 功率 | 735.49875 W（75 kgf·m/s） | 欧洲和亚洲（国内写作Ps） |
| hp（英制马力） | 功率 | 745.6999 W（550 ft·lbf/s） | 美国、英国 |
常用的比例：1 kW=1.360 PS=1.341 hp，1 PS=0.986 hp，也就是同一功率用PS表示，数字比用hp表示的大1.4%左右。口算时kW数乘以1.36即PS数，如150 kW约合204 PS。扭矩方面，1 kgf·m≈7.23 lb-ft，所以300 N·m等于30.6 kgf·m，也等于221.3 lb-ft。
怎么看扭矩曲线和功率曲线
发动机测功机在整个转速范围内测出扭矩和转速，功率曲线再由P=T×ω算出。图3是一台示例发动机（数据仅作示意），扭矩在4000 rpm达到峰值300 N·m。此后扭矩缓慢下降，但转速上升得比扭矩下降得更快，功率就继续爬升：6000 rpm附近扭矩已降到266 N·m，功率却达到约167 kW。只有扭矩急剧下滑时，功率才会掉头向下。
- 峰值扭矩及其转速：低转速就有大扭矩，不用降挡也能迅速响应。涡轮增压发动机的扭矩曲线较平坦，参数表常把峰值扭矩写成一个转速范围，如1500–4500 rpm。
- 峰值功率及其转速：发动机能输出的最大功率。用变速器让发动机保持在这个转速附近，加速最有力。
- 功率曲线的宽度：曲线越宽，在越大的转速范围内都有劲，对日常驾驶比某个峰值数字更重要。
为什么曲线会在5252 rpm处交叉
美国测功机图表上，扭矩（lb-ft）和马力（hp）两条线总在5252 rpm处相交。发动机内部并没发生什么特别的事：因为hp=lb-ft×rpm÷5252，转速恰为5252 rpm时两个数字必然相等；低于这个转速，扭矩的数字更大，高于它则马力的数字更大。示例发动机在该点约为210 lb-ft和210 hp。
换一套单位，交叉点就会移动：N·m和kW在9549 rpm相交，N·m和PS约在7024 rpm，kgf·m和PS约在716 rpm。转速到不了交叉点的发动机，图上就根本看不到交叉。
传动比：为什么车轮上的扭矩比发动机扭矩大
变速器是用转速换扭矩的装置。每一级减速都把扭矩乘以某个比值，同时把转速除以同一个比值，所以不计摩擦损失，功率不变。设一挡传动比3.5:1、主减速比4.0:1（总传动比14:1，均为示例），发动机在4000 rpm输出的300 N·m，到车轮处最多变成4200 N·m，转速降到约286 rpm，功率仍是125.7 kW（未计损失）。
所以在某一车速下，限制加速的是功率，而不是发动机扭矩。驱动力等于功率除以车速：100 km/h（27.8 m/s）时，125.7 kW无论挂哪一挡，最多只能提供约4.5 kN的驱动力。
常见问题
扭矩和马力哪个更重要？
单看哪一个都不够。功率决定某一车速下最多能有多大的加速度；扭矩曲线的形状则说明发动机不换挡就能把这份功率发挥到什么程度。要比较整条曲线，别只盯着峰值。
为什么柴油机扭矩大，马力却不算高？
柴油机的扭矩通常出现在较低转速，转速到顶也比汽油机早。功率=扭矩×转速，转速范围偏低，扭矩数字再大，功率数字也会被限住。
不知道转速，能把N·m换算成马力吗？
不能，必须知道发动机转速：hp=N·m×rpm÷7121；也可以先换成lb-ft，再用hp=lb-ft×rpm÷5252。
hp、bhp和PS是一回事吗？
不完全是。制动马力（bhp）传统上指测功机在曲轴端测得的功率，以745.7 W的英制马力计。公制马力（PS，也写作cv或ch）是735.5 W，所以200 PS约等于197 hp。
参考来源（英文）：NIST《国际单位制指南》（SP 811）附录B.9：换算系数；NIST《国际单位制指南》（SP 811）第4章：SI单位的两个类别；OpenStax《大学物理》第1卷10.8节：转动的功和功率。
相关阅读
为帮助理解本文而制作的原创插画。