先說概念。

排量，或者叫排氣量，就是活塞在氣缸中由下止點運動到上止點（或者反過來）所掃過的容積，如果不是單缸發動機的話，還要乘以氣缸數，單位是ml，但更普遍地被稱作cc。

扭矩（讀作“舉”），也就是力矩，即力乘以力臂。我的理解是，力矩用於描述更普遍的情況，而扭矩著重用來描述一根旋轉的軸究竟“多有勁兒”，或者描述把“多大的勁兒”沿著旋轉的方向（或反方向）施加到一根軸上。發動機曲軸屬於前者，擰螺絲動作屬於後者。

對於擰螺絲這件事來說，螺母所承受的扭矩就是你在扳手末端切向施加的力乘以扳手的長度。對於發動機輸出的扭矩，是一個反過來的概念，它表達發動機曲軸在活塞的帶動下，在同軸的某個固定半徑的輪子邊緣處能產生多大的力。比如10N·m的扭矩，它意味著如果用這根軸去帶動一個半徑1m的輪子，你至少要在輪子邊緣切向方向施加10N的力才能與之抗衡。或者更容易理解地說，這根軸加半徑1m的輪子，差不多剛好可以提起1kg重的物體。如果換成更大的輪子或者更重的物體，不好意思，臣妾提不動了。

功率的概念是最簡單的了，它把時間因素也考慮在內。

勻速直線運動中，功率的定義是：（力 X 距離） / 時間，等同於力 X 速度；

勻速圓周運動中，可以做個類比：（力 X 弧長） / 時間，等同於（力 X 半徑 X 角度） / 時間。其中 力X半徑 就是扭矩啊，而 角度/時間 是角速度，其實也就是轉速啦。所以勻速圓周運動中功率等於扭矩乘以轉速。

Emm，本來是說概念的，就突然變成說關係了，那繼續吧。

所以再說一遍，扭矩乘以轉速得到的就是功率，但由於在發動機上，各個量的單位不全是採用國際單位制，需要加一些常數來修正，如果功率（P）單位使用瓦，扭矩（T）單位使用牛·米，轉速（N）單位使用轉每分的話，這個公式就是：P = pi·T·N / 30，pi是圓周率。

值得注意的是，發動機曲軸工作時，不會做勻速的旋轉運動，所以公式中的變數都是同一時刻的瞬時值，不要用前一時刻的扭矩和後一時刻的轉速，計算不知哪一時刻的功率。

每個轉速下，都有與之對應的扭矩和功率，以轉速為自變數，繪出扭矩和功率的函式影象，稱作發動機的外特性圖。我在網上找了一張比較流行的汽車發動機外特性圖，摩托車也應該類似，只不過轉速的範圍會更大。可以發現扭矩的影象是向上微凸的，起伏並不大，在某個轉速達到最大值，其實可以粗略地認為它在某個轉速區間內是恆定不變的。

因為功率等於扭矩乘以轉速，所以（至少在上述扭矩近似不變區間內）隨著轉速增加，功率一直成不斷增長的態勢，直到高轉區扭矩顯著下降，轉速的增加已經無法彌補扭矩的下降時，功率才跟著降下來。至於高轉區扭矩的下降，主要原因是高轉速導致氣門開啟的時間變短，這就限制了吸氣衝程中氣缸吸入空氣的量，就導致做功衝程中燃燒不足。可變氣門正時、機械增壓或渦輪增壓的發動機，在這方面有很大改善，他們的外特性圖與自然吸氣發動機的有所不同。

一般而言，發動機的最佳扭矩在整個轉速範圍的中等偏後一些的位置開始出現，最大功率在比較靠後接近最大轉速的位置達到頂峰，從最大扭矩開始出現到達到最大功率的這段轉速區間，被認為是能穩定提供扭矩，發動機功率隨轉速增加也在不斷變大的區間，是發動機的最佳出力區間，是能獲得最佳加速體驗的區間。

一種較為流行的說法是，扭矩決定加速的快慢，功率決定極速的大小，這是很容易誤導人的。如果提到扭矩不加說明我們都是指發動機曲軸的扭矩，而實際上決定加速快慢的是車輪上的扭矩，稱為輪上扭矩，這之間要經過不同齒比的減速呢。而我們提到的功率是發動機的功率，它涵蓋了扭矩和轉速兩個方面，如果不考慮傳動機構的機械損耗，這也是車輪上功率。

不考慮機械損耗的話，發動機功率 = 發動機扭矩 x 發動機轉速 = 車輪扭矩 x 車輪轉速=車輪上功率。

所以我們談論發動機曲軸的扭矩意義不大，我們關注的點是輪上扭矩（即車輛牽引力）和車輪轉速（直接影響車速），也就是發動機的功率才是我們需要的全部。發動機動力經過變速箱傳輸到車輪上的過程，可以認為是固定功率下，用轉速換取扭矩的過程。一擋換的更多一些，六擋換的相對少一些。至於沒有做這種轉換之前發動機曲軸有多大扭矩，其實無需太關注。就好比，轉換之後的輪上扭矩是1000，轉換之前它是20還是80其實已經不那麼重要了，反正都是一樣小到根本不能直接拿來驅動車輪。

通識是，排量越大，發動機所能達到的峰值扭矩和峰值功率就越大；

以及，相同排量，活塞的行程越大，缸徑則越小，發動機的扭矩越大，但是能達到的最高轉速也越低；

廢話般地，相同排量，氣缸數越多，發動機運轉時震動越小、越平順，

但氣缸數越多，發動機結構越複雜，也會導致重量更大；

單缸突突的，雙槓噹啷噹啷的，三缸稀里嘩啦的，四缸嗡嗡的，六缸滋滋的。。。

然後再簡單說下功率。

車輛上，功率常用單位有3個：千瓦（kw），公制（米制）馬力PS，Pferde Starke，英制馬力HP，Horse Power。

1PS = 0.735kw，1HP = 0.746kw。

1kw = 1.36PS = 1.34HP。

車輛的功率又分為：制動馬力和輪上馬力。

制動馬力，B(rake)HP，是指發動機飛輪輸出的功率，就是發動機輸出的功率。

輪上馬力，W(heel)HP，是車輪輸出的功率，這是減掉傳動機構的機械損耗，真正用於牽引車輛前進的實際功率。

發動機外特性圖上的功率，我們有理由認為是指前者。

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本著買一贈一的心態，說說摩托車傳動系統，順便理清轉速、擋位和車速的關係。

首先明確，轉速錶顯示的轉速，是指發動機曲軸的轉速，不是車輪的轉速。

我們知道，動力從發動機傳輸到車輪的途徑是：發動機——離合器——變速箱——鏈條——車輪。

總體來說，其本質上就是槓桿原理。比如以150cc單缸發動機為例，它汽油燃燒一次膨脹的容積連一聽可樂容積的一半都不到，這麼小規模的燃燒，這麼小規模的膨脹，這麼小的活塞在這麼小的氣缸裡做著這麼小幅度的往復運動，卻能帶動車輛自身加駕駛員加乘客將近300kg的負荷前進。就是因為我們逐級地減速，犧牲掉了很多發動機曲軸的轉速，來換取車輪上更大的扭矩。

換個直截了當的說法，發動機曲軸轉的很快但很無力，車輪轉得相對慢了很多但很有力，這中間的轉換是透過逐級減速來實現的。

汽車不瞭解，摩托車的動力從發動機到車輪經過了三級減速：初級，中間級，末級。

從發動機曲軸輸出的轉速，並不是直接傳送給離合器的，而是在這裡先經過一級減速再傳送給離合器。類似於曲軸接了一個小齒輪，離合器接了一個大齒輪，由小齒輪帶動大齒輪。假設小齒輪有20個齒，大齒輪有40個齒，小齒輪轉了2圈才能帶動大齒輪轉動1圈，此處的減速比就是2。這個在發動機曲軸箱和離合器之間的減速機構的減速比，叫做初級減速比。

中間級減速機構由變速箱來充當，目前普遍採用國際六擋變速箱，從一擋到六擋，每個擋位分別對應著一個減速比，一檔對應的減速比叫做一級減速比，六擋對應的減速比叫做六級減速比。

末級減速機構就是變速箱的輸出飛輪到後輪上的牙盤的動力傳輸了，絕大部分摩托車都是鏈條傳動的，這個減速比叫做末級減速比。

下圖我從車輛說明書截取了這幾個減速比的取值大小，每款車都是不同的，但是不會差的太離譜。圖中叫做“傳動比”，不過我還是喜歡叫做減速比，因為這樣能表明轉速和扭矩的轉換方向。

突然想到，春風400NK的後牙盤做得很大，我特此查了一下，它的末級減速比達到了3.857（400NK與650NK共用說明書，括號部分為650NK的資料）。

所以某個時刻發動機曲軸的轉速，就等於車輪的轉速乘以這三個級別的減速比

換擋的本質，就是變換動力傳輸的減速比，換到更大減速比的一檔，雖然犧牲掉了更多的發動機轉速，但獲得了更多的輪上扭矩，用來克服起步、爬坡、加速時的阻力。當速度上來以後，不再加速只需維持勻速的時候，就不需要太大的動力，於是逐步換到減速比相對較小的六擋，只需拿出小部分轉速換取少量輪上扭矩克服行駛阻力就可以了。

現在已經能夠透過發動機轉速和傳動比（減速比），得到車輪的轉速（角速度）。為了得到車速，也就是車輪的線速度，我們還需要知道驅動輪也就是後輪的半徑。

有一點小麻煩，車輪包括輪轂和輪胎，輪轂的規格是直接給出直徑的大小的，單位是英寸。而輪胎的規格，一般是類似於這種形式：130/70-17。這裡包括三個值，130指的是輪胎的寬度，就是輪胎放倒時，它的高度，單位時毫米；70叫做扁平比，或者扁平度，扁平率，意思是……我不知道從輪轂邊緣到地面的這段距離叫什麼，暫且管它叫“高度”吧。……意思是輪胎的高度比上前面提到的輪胎寬度等於70%。所以前面這兩個引數實際上告訴我們，輪胎的“高度”是130 X 70% = 91mm。而最後一個引數17是指輪胎內徑也就是輪轂直徑的大小，所以結合這三個數我們知道了車輪半徑有多大。

需要注意的是，胎壓和載重的變化，會和算出來的值有誤差。

過程不表，我得到的利用轉速和擋位來計算車速的公式是：

W、K、D為形如W/K-D的輪胎規格，

I0為初級減速比，I7為末級減速比，In為當前擋位的變速箱減速比，

以上引數可查閱車輛說明書，

N為當前發動機轉速。

眾所周知，車輛表顯速度和實際速度是有誤差的，我們也相信表顯轉速和實際發動機轉速也會有誤差，而且如前面所說由於車輛工作狀況不同，求得的車輪半徑也存在誤差，所以這只是一個大致估算的結果，閒得無聊時算算當作娛樂，切勿叫真兒。

最後附上我的小車兒的轉速、擋位和車速關係表格。

其實從日常騎車來看，還蠻吻合的。

表頭轉速刻到了10000，實際轉速是拉不到10000的。

8500往後是紅區……

8000達到峰值功率12.5kw，可以算得此時扭矩約15N·m，在一擋時可以產生470N·m的輪上扭矩，在六擋時可達到960r/min的車輪轉速，額，理論上。

6500達到最大扭矩16.5N·m，可算得此時功率約11kw，

作為比較，附上650NK的相關引數

8750達到峰值功率52kw，可以算得此時扭矩約57N·m，在一擋時可以產生860N·m的輪上扭矩，在六擋時可達到1600r/min的車輪轉速。

7000達到最大扭矩62N·m，可算得此時功率約45kw。

其實廠家標註的扭矩和功率也不一定是絲毫不差的真實數值，所以上面的計算只能當作一個參考，或者乾脆當作娛樂。

再說一個聽起來可能有點反直覺的結論，一輛車的極速不一定是出現在最高擋位上。

極速這個水桶，有兩個板，哪個最短，哪個就是它的極限。

一個是發動機的最高轉速經過傳動機構的減速，獲得車輪的最高轉速，此時車輪的線速度就是這輛車車速所能達到的極限。鑑於輪徑不能改、變速箱改起來太麻煩，改初級傳動機構也不現實，換髮動機成本太高，所以改末級傳動比也就是換一個更小尺寸的後牙盤，是想要提升一輛車極速的最容易上手的途徑了。但是換了更小的後牙盤，不一定會提升極速，因為如果一輛車的極速是被另一塊板限制住了，你所作的一切都是白忙一場。

另一個限制因素就是輪上牽引力或者說輪上扭矩。當一輛車達到極速時，剛好是牽引力等於阻力，因為如果不是這樣它還會繼續加速。牽引力的直觀體現就是輪上扭矩，而阻力涵蓋的方面就太多了，車輛本身的機械阻力就不說了，再外部就包括地面阻力和空氣阻力，空氣阻力又與車速和車身外形有關。單就空氣阻力而言，速度越快阻力越大，而且還是平方的關係，想要更快，就必須保有更大的輪上扭矩去克服更大的空氣阻力，而改小後牙盤恰恰是一件降低輪上扭矩的事。

其實歸根結底還是回到了發動機功率。第一個短板是說，車輪轉速越快，車速就越快，這個很直觀。第二個短板是說，輪上扭矩越大，車輛就能克服更高速度下的阻力，車速就更快。但是對於同一個發動機而言，這兩者是不可兼得的，這塊板長了，另一塊必然就會變短，最好的方式是取個折中，讓他們一樣長。我相信大部分車出廠的狀態都是近似於這種折中的狀態。

那極速不是發生在最高擋位是怎麼回事呢，就是在最高擋位時，輪上扭矩這塊板太短了，而車輪轉速這塊板又太長。而在次高擋二者是一個折衷的狀態。這樣的車沒問題，大家都是普通人，沒有誰上車就往極速開的，這種車在最高檔巡航時更省油更划算。

最後我想說，估計大部分想透過改小後牙盤來提高極速的人，最後車都變成了這個樣子~