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2024年09月13日

排気量1万cc超えでトルクは2000N・mオーバー・・・

単位の使い方に誤りが有りましたら申し訳ございませんm(_ _)m
記事を修正の上、別記事にて掘り下げて新しい記事をUpしたいと思いますm(_ _)m

排気量1万cc超えでトルクは2000Nmオーバーの怪物エンジンが普通に積まれてる! 大型トラックってもしかして空荷でリミッター外したらバカッ速い?
もそうですし、
馬力とトルクの違い
もそうですし、
馬力とトルクの違いをわからないのかどうなのか・・・

同じような物として比較しているのを見ますが、
次元解析したら違うものと言うのがすぐに分かりそうなものなのですがね・・・(-_-;)

ざっくりわかりやすく言うと
トルク:加速力
馬力:最高速度
かな・・・と

人も荷物と捉えると
トラックのような荷物を大量に乗せて走るものもあれば、
もっと大きなコンテナを大量に乗せて走るコンテナ船もあります。

一方、
速さのみを求めたF1もありますし、
日本ではGT500やGT300というレースもあります。

また、
私がセカンドカーとして所有しているBEVのリーフもあります。

いずれの主機(走行や航行を行う機関)の諸元には
トルクと馬力というのが掲載されています。

そもそもトルクというのは上で加速力と表現しましたが、
単位としては昭和の方はkgf・mであったかと思います。
平成の今どきの方はN・mという認識かと思います。

この単位を次元解析すると、
(どちらも同じ値なのですが)
1kgf・mという単位は
1mの棒の先端に1kgの重りを乗せた時の
下の例では棒の根本の右回りの回転させる力
ということになります。

  ( 1m )
根本------------------

1kg

こんなイメージでしょうかね?

要は棒の根本の回転させる力を表したものとなります。
回転力と表現するとわかりやすいかもしれません。

回転力なので、
当然負荷(上の例で棒を左回りの力)を回転力が勝れば
右回転することになります。

負荷<回転力の差が大きければそれほど右回りの回転力が大きくなり
車で言えば車体を前に進ませる力が大きいことになります。

ここまでのまとめ

トルクは回転力になり
車では車体を前に進ませる力


N・mという単位は?

簡単に説明すると、
金の塊を売買しようとしましょう。
金の塊は同じものなのですが、
それを赤道で売買しようとした場合と、
南極で売買しようとした場合とでは、
古いバネ式の重量計を使った場合に
どちらの方が金の塊を売る方に利益があるでしょうか?

答えは、南極で売買した場合です。

これは、地球のあらゆる物質には重力とともに遠心力が働きます。

遠心力は回転の中心(地軸)から遠いほうが強く働きますので
赤道 >> 南極
となります。

一方、重力(重力加速度)は
ざっくりいうと地球の中心から金の塊までの距離に対応しますので、
重力は赤道でも南極でもまぁまぁ等しいことになります。

で、南極で売買したほうが利益があるのか?ということですが、
重力加速度は遠心力の影響を受けます。

重力加速度は物を引きつけようとする力、
遠心力は物を遠ざけようとする力となりまして
重力加速度 ー 遠心力
という公式となります。
単位は一般的にm/s2となります。

という事は、赤道に近いほうが遠心力が大きいため、
物体に働く重力加速度が小さくなり、
南極に近いほうが遠心力が小さいため、
物体に働く重力加速度が大きくなります。

遠心力が小さいほうが物体に働く重力加速度が大きくなるため
古いバネ式の重量計を使った場合、
赤道で金の塊を測った場合は標準より軽く
南極で金の塊を測った場合は標準より重く
表示されます。

なので、金の塊を売る場合は南極にしましょう
というのは20年以上前の話でしょうか?

で、単位の無しですが、
重力加速度は一般的には
9.80665 m/s2
が使用されています。

当然、
赤道では遠心力の影響を受けて値は小さく、
南極ではその逆に値は大きくなります。

ここで、一般的な値として
1N = 9.80665kgf
となります。

1kgfという1kgという重さは、
その地域の重力加速度をかけた値を
Nという単位にするとなっています。

このため、地球上では全世界で同じ単位を使用することが出来ることになります。

これはSI単位として定められています。

---------------------------------------------------------
馬力についてですが、
馬力は感じに馬の文字があるように
1秒間に75kgfの物を動かせる力とされていました。
1PS = 75kgf/s
と見えるかと思います。

トルクは長さと力(重さ)の単位だったのに対して、
馬力は時間(秒)が入っているのがポイントです。

単位というのは次元ですので、
一つでも次元が異なれば単純比較は出来ません。
2次元の物と3次元の物を比べてどっちがすごいん?
などという比べようもないものを比べようとしているだけです。

トルクは回転力に対して馬力は動かす力?
これは相当前に馬車などを使っていた時に
馬の力を表す単位として使用されたのだと思います。

で、その馬の力ですが
エンジンの場合は
馬力(PS)=トルク(kgf・m)×回転数(rpm)×係数
で表されます。

馬力はトルクに回転数をかけたものと言うことですが、
時間はどこで入ってるん?と思われるかもしれませんが、
回転数(rpm) = revolutions per minute
ということで、1回転するのに必要な秒数となりまして
回転数は無次元で秒数が乗算されていることから
回転数に時間の単位が入っていることになります。

また、
1PS = 0.735499kW
となります。

係数は一定であることから、
馬力はトルクの大きさと回転数の乗算に比例することがわかります。

トルクと回転数をかけたものが馬力ということは、
回転数が一定であればトルクが大きければ馬力が大きくなる
トルクが一定であれば回転数が大きければ馬力が大きくなる
ということになります。

---------------------------------------------------------
トルクは回転力=加速度、馬力はトルクに回転数をかけたもので
どっちが大きいほうが良いのか?

それぞれがそもそも単位が違うのでシチュエーションに拠る
ということになろうかと思います。

例えば、低速トルクを発揮しやすいディーゼルエンジンを搭載したトラックと、
F1のような超高回転で高トルクを発揮しやすいエンジンを搭載したトラックを比べて
どちらが早く目的地に荷物を運べるのか?ということを考えた場合、
如何にF1のエンジンであろうとも現代の技術ではATの変速ギア数に上限があるので
変速ギアの段数を検討するとディーゼルエンジンのほうが早く目的地に荷物を運べる=ディーゼルエンジンのほうが早いということになろうかと思います。

---------------------------------------------------------
結局何が言いたいん?

トルクを馬力の双方をどっちが重要かという質問がナンセンス
そもそも、単位の次元が異なるので単純比較は出来ない。

車両の速さは
・車重
・ピークトルクの発生回転数
・トルクバンド
・変速機の段数
等により定められます。

世界最大出力を発揮させる舶用ディーゼルエンジンの最高出力は
11万PSと言われていまして、
そのピークトルクはわずか100rpm程とされています。

変速機の段数が8速ATどころか、例えば20速ATとか30速ATとかならば
ピークトルクが20,000rpmの超高回転エンジンで
トルクバンドが異常に狭いエンジンでも
ディーゼルエンジンのような低速トルクに強いエンジンで、
低段数ATの車両に比べると
目的地に早くたどり着けると思いますが、
現実的にそのような物(30速ATとか)は不可能ですね^^;

そもそも、F1の最高出力は高々1,000PSに対して
舶用ディーゼルエンジンは110,000PSと桁が違います。

加速もあれば原則もあるサーキットや峠で、
加速力は車重や変速機のギア比や段数の影響はもちろん
エンジンのピークトルクの発生回転数とその前後のトルクバンドの影響を受けることを鑑みて、
これらの要素だけで速さを決めることは出来ない。

車両は色々複雑な要素がかみあって出来ていまして、
それがパーツ交換に寄ってバランスが変わってしまいます。

そりゃ新しい車のほうがメーカーがコストを掛けて開発しているので早いのでしょうあ
車というのはそういう物でないと思う方もある程度いらっしゃいます。

---------------------------------------------------------
結局何が言いたいん? パート2

好きな車を好きなように乗っていくのが一番良い!

そりゃ、91系 Supraの8速ATの方がチェイサーより早いのはわかっていますが、
私はチェイサーの方が好きです(笑)
ブログ一覧 | 日記
Posted at 2024/09/13 22:26:46

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この記事へのコメント

2024年9月14日 3:33
ナカナカ興味深く読ませて頂きました✨
同じメーカーのCBR250とNSR250で同じ45馬力ながらNSRの方が回らないエンジンなのに圧倒的に速いのはトルクが段違いで速いのは貨物船と同じ理屈ですね🥲
コメントへの返答
2024年9月14日 7:37
長文失礼しました^^;
双方のトルクカーブを見ていないので推測になりますが、
トルクバンドとギア比によりそのように感じられるのかと思います。

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