一、動力對汽車操控的影響及其相關物理原理
本質上說，動力對汽車操控有兩方面影響：
- 加速快慢
- 極速高低
本質上，決定”加速快慢“和”極速高低“的都是”功率“，或者說”輪上功率“。而發動力是汽車功率的唯一來源，而變速箱的作用是根據不同形式工況（例如上坡、低速起步、高速再加速、勻速巡航等）將輪上功率合理分配爲不同比例的輪上扭矩和車輪速度。
- 變速箱對動力操控性的影響：在同一臺發動機前提下，輪上扭矩和車輪轉速之間，按照功率守恆原則進行互相轉化。轉化的上限受發動機功率制約，變速箱只能在發動機功率的範疇內進行最大程度的扭矩/轉速調節。
- 發動機對動力操控性的影響：而一臺發動機的扭矩越大（例如渦輪增壓發動機），在同樣轉速前提下，則可以獲得更高的功率。提升發動機功率是整體提升汽車動力操控性的最根本的源頭。
所以，單純論動力操控性而言，發動機和變速箱各自都發揮了重要的作用，缺一不可。
加速快慢背後的物理原理
從公式可以看出，要獲得更快的加速度，可以有兩種改進思路：
- 降低汽車質量，例如拆空等手段
- 增加施加加汽車上的驅動力力
這裏暫且不談降低汽車質量這個方向，我們來重點看看提升施加在汽車上的驅動力這個方向。
接下來的問題是，這裏所謂的”施加在汽車上的驅動力“具體是什麼力？要注意！對於常規意義上的民用汽車，汽車和地面唯一的接觸部件就是輪胎，所以汽車的所有驅動力都來自於輪胎和地面摩擦所產生的反作用力。所以，這裏就引出了影響汽車動力的第一個影響因素 -- 輪胎摩擦力。高性能的運動輪胎（例如半熱熔）可以帶來更好的摩擦力，進而可以給汽車提供更強的驅動力（同等發動力功率前提下）。
那施加在輪胎上的驅動力又是從哪裏來的呢？
這裏就要引出扭矩的概念，汽車的發動力和傳動轉置，全部都是基於槓桿原理來實現力的傳遞與放大縮小的。
本質上，輪上扭矩是最終決定一輛車加速性能的直接因素。
因此我們可以改用更小外徑輪胎，即用更小輪上扭矩換取更大驅動力。
到了這一步，我們要注意一點，發動力扭矩和輪上扭矩之間不能畫等號！它們之間還隔着變速箱、差速器、各種齒輪傳動等等部件。
我們繼續往前追溯變速箱，它們是輪胎轉軸扭矩的來源。這裏就要引出齒輪轉動的線速度和角速度原理了。
變速箱利用不同大小齒輪的匹配來實現對發動機扭矩的放大和縮小。
這裏以提速場景，需要更大扭矩的場景爲例說明如何獲得更大的變速箱輸出扭矩。總共有四種渠道：
- 發動機轉速不變，變速箱換入低檔，以此獲得更大的扭矩
- 發動機轉速提高，變速箱檔位不變，以此獲得更大扭矩
- 發動機轉速提高，變速箱換入低檔，以此獲得更快的扭矩提升
- 發送機轉速和變速箱檔位不變的前提下，改用大尾牙，即改用更大減速比的主減速器齒輪，以此來實現低檔位更大的扭矩
簡單聊完了變速箱，我們繼續往前追溯扭矩的終極源頭，那就是發動機。
在理想模型下假設不存在傳動損耗的前提下，發動機功率和輪上功率是相等的，而不管扭矩和轉速如何分配，在同一時刻功率總是守恆的。
發動機的扭矩和轉速，在傳遞到車輪的過程中，可以進行任意比例的轉換，但是功率永遠不會憑空產生和消失，在每一時刻都是守恆的。 而這裏之所以要對扭矩和轉速進行不同比例的分配，是爲了適應汽車行駛過程中的不同工況。
極速高低背後的物理原理
前面說到，扭矩決定了汽車加速性能，這是第一個影響汽車動力操控性的因素。影響汽車動力操控性的第二個因素就是極速高低。通俗說就是這臺車極速能跑到多少km/h。
所謂的汽車的極速，本質上是汽車在極速勻速行駛時，汽車的驅動力和外部阻力合力形成了均衡。
而在汽車外部阻力合力中，空氣阻力是最主要的因素，這就是爲什麼當前最新的車型都要極盡優化空氣動力學，並將空氣阻力作爲產品賣點之一。
從功率的角度來理解極速允許行駛，就是發動機輸出的全部功率都只能用於克服汽車行駛時外部的阻力合力做功。
我們前面說過，功率不會憑空產生和消失，在特定時刻輪上功率是固定的（功率大小由發動機特性決定），所以輪上轉速和輪上扭矩只能按照特定比例進行分配。因爲發動機功率不能無限增大，所以”轉速*扭矩“也不能無限增大，同時外部阻力（主要是空氣阻力）又隨着車速不斷增大，所以理論上汽車一定會在某一時刻達到一個平衡，即：
最大車速 * 驅動力（等於外部阻力） = 最大功率
此時，汽車就處於極速了，再也無法繼續提速。
前面說過，發動機是汽車上唯一產生功率的來源，而實際上，發動機功率也不是一個恆定量，而是存在着不同的工況功率。之所以發動機功率不是一個恆定變量，本質上是因爲發動機在不同轉速的時候進氣量不同進而導致氣缸產生的做功功率不同。
我們接下來來分析發動機在不同工況下所產生的功率情況，有一個專業術語叫”發動機萬有特定圖“。
二、發動機萬有特性圖和汽車各個行駛工況之間的關係
萬有特性圖基本原理
前面說過，嚴格意義上，輪上動力纔是車輛動力的最終決定因素，從發動機到車輪，中間經過整個傳動系統。相應的，傳統系統的效率和傳動比會決定發動機能量的傳輸效果。
但發動機的功率並不是一個恆定想，我們這一章來學習一下發動機的動力輸出邏輯——也就是發動機標定。
相同轉速不同負荷下（不同油門）對應功率扭矩大小——發動機萬有特性（還包括燃油消耗），日常駕駛可以直觀感受到。發動機外特性是衡量發動機可以達到的最大性能，是整個動力性能的基礎反映，至於這個性能使用多少，就是標定來決定，這也是相同發動機有高低功率版的根本原因。
整車廠的發動機標定，主要通過調整點火提前角、噴油正時（包括噴油時機、噴油量）來達成動力、排放、經濟性，乃至於NVH性能的統一、妥協。同時決定相同轉速不同負荷下的功率、扭矩、燃油消耗形成發動機萬有特性圖。這個圖上可以找到我們日常駕駛時各工況下對應的動力輸出、油耗。
發動機萬有特性曲線圖，也叫MAP圖，其中，
- 平均有效壓力是指單位氣缸容積內所做的有效功，用來衡量發動機做功能力。
- 縱座標有兩部分組成，左側縱座標表示扭矩，右側縱座標表示缸壓
- 橫座標表示轉速
- 實線表示燃油消耗率，單位是g/kw
- 虛線表示功率。每一條實線和虛線上數值大小相同，所以也被稱爲等油耗率曲線、等功率曲線。
利用這張圖，就可以找到同一轉速下不同負荷的動力輸出，也可以找到。每個轉速下都有一個最大功率輸出點，同時對應一個最大扭矩，此時的功率和扭矩就是“地板油”時的動力——外特性輸出。
同時，也能看到部分負荷特徵時，輸出的功率扭矩基本成線性分佈，可以這麼理解——外特性的輸出特徵決定了部分負荷的輸出特徵。所以外特性可以比較準確的衡量發動機動力性。
萬有特性曲線可以確定發動機最經濟的工作區域，針對該款發動機，經濟性最好的區域是圖示黃圈位置。油耗最低，轉速集中在2800-3200轉，對應功率分佈在25-32kw，扭矩在81-102N.m區間內。
每款發動機萬有特性不一樣，經濟性區間也不一樣，不能一概而論什麼轉速區間油耗低。
比如這款汽油機經濟性最好的區間是1800-4100區間，對應功率涵蓋17-46kw，扭矩86-120區間。
就經濟性來說，希望這個等油耗率曲線覆蓋更大的轉速區間，同時功率扭矩輸出區間也儘可能大，這樣可以覆蓋更多的工況。
發動機萬有特性如何影響傳統燃油車的動力經濟性
與船用、發電機用的發動機不同，根據汽車理論的知識，汽車發動機的轉速與整車的車速耦合，扭矩與整車的阻力耦合，發動機功率與整車需求功率耦合。所以車輛正常行駛過程中發動機的工況點會散佈在萬有特性圖中。
在萬有特性曲線中增加兩條白線分別爲四檔、五檔的阻力線（示意！非實際阻力！），和A、B、C、D四個工況點。
舉一個例子解釋阻力線，例如：A點在五檔的阻力線上，表示該車輛如果要在5檔發動機轉速爲3000，發動機輸出的扭矩不能夠小於A點對應的扭矩值。
那麼ABCD四個點之間又有什麼關係呢？
- A與B：功率相同，扭矩轉速不同，由於功率相同可以認爲，在B點從四檔升五檔後發動機工況點遷移至A
- B與C：轉速相同，但是扭矩、功率均不同，且B點時變速箱只能工作在四檔；
- C與D：轉速相同，比油耗相同，功率扭矩均不同。注意這裏是比油耗(g/kw·h)相同，由於D點的功率比C點大，所以燃油消耗量（kg/h）上D一定會大於C點。
嚴格上來說不能說ABCD四個點哪個更好哪個更差，只能說ABCD四點是發動機對四種不同工況所做出的響應。
上面圖片運行NEDC循環工況後，統計的發動機工作點。可以看到發動機大部分都工作在低負荷區，這個區間的比油耗大、效率低，尤其是汽油機表現更爲突出。
那麼，針對傳統燃油車的劣勢混合動力汽車上發動機工作點又是如何控制的呢？
混合動力汽車發動機工況分析
混合動力汽車中，由於系統中加入了電機，使得發動機的控制變得非常靈活。對於整個系統來說，只要發動機提高的效率大於機械能與電能轉化的效率損失就能夠達到節油的效果。
正如上面介紹的比油耗（g/kwh）反應的是發動機從化學能轉換爲機械能的效率，那麼就能從萬有特性中找到一條燃油最優工作曲線（Optimal Operating Line）。
圖上有兩個工況點A與B，由於有了電機的參與。
- 當整車需求扭矩在A點時，可以讓發動機工作在C點，A到C之間的扭矩由電機提供
- 當需求扭矩在B點時，也讓發動機工作在C點，B到C之間多餘的扭矩利用電機轉化爲電能
由於屏蔽了發動機低負荷區，經濟區佔比較大轉速範圍的阿特金森循環發動機很受混合動力汽車的青睞。當然混合動力的構型也決定了發動機的控制方式，上圖的讓發動機處於最優工作曲線適用於並聯、混聯、功率平衡策略的增程式構型。
以下介紹另外兩種工況分佈：
上圖爲功率分流構型的發動機工況點。發動機固定轉速，根據需求的不同控制輸出功率。
還有一種就是發動機定點工作，通常用於單點或多點工況的增程式構型上，根據整車功率在ABCD四個工作點進行轉換。
參考鏈接：
http://www.autochinazh.com/news/2093.html https://zhuanlan.zhihu.com/p/75598796
三、導致發動機功率變化的因素
增大進入發動機空氣量方向
空燃比的概念。
發動機動力產生原理。
是空氣在實際做功。
1、擴大發動機排量
2、渦輪增壓器
利用增壓器，將更多空氣壓進發動機氣缸。
3、NOS方法
3、高流量空濾
4、冷撞風進氣
5、提高發動機轉速
提高單位時間內進氣量。
優化發動機燃燒效果方向
1、刷程序
改變點火角
改變節氣門開閉時間
2、外掛電腦
3、往氣缸內噴酒精和水降低氣缸內溫度
4、提升點火能量
5、更換更高性能火花塞