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前回の説明の最後に書いた、「何故最大トルクの発生する回転数が最大馬力じゃないのか？」について簡単に説明しておきましょう。

その前にチョットだけ馬力の計算式をもう一度見て下さい。

式が長いのでチョット見難いと思いますが我慢して下さいね！

　トルク(kgm)×回転数(rpm)×３.１４(円周率)×２(半径を直径にする為)÷６０(秒)÷７５(kg)＝馬力

この式の中で数字で書いている３.１４(円周率)、２(半径→直径)、６０(分→秒)、７５(kg)という４つは、計算をする上でトルクや回転数が変わっても、いつも同じ数字を掛けたり割ったりするので、先にこの４つの計算をしておくと。。。。

　(６０×７５)÷(３.１４×２)＝７１６

という定数(決まった数)となり、この定数を使うとトルクから馬力を求める式は

　トルク×回転数÷７１６＝馬力

という簡単な形の式で表すことが出来ます。

そしてこの式を変形すると

　馬力×７１６÷回転数＝トルク

と、馬力と回転数が判れば、トルクを求めることも出来ますね。



さて、昨日の疑問に付いてこの式を使って確かめてみましょう。

最大トルク１４.０kgm/5500rpmの時の馬力は１０７.２５馬力でしたね。

では最高馬力の１２０PSの時のトルクを上の式で求めてみましょう。

　１２０×７１６÷6500rpm≒１３.２２kgm となります。

トルクは少し下がっているのですが、回転数が１０００回転高い為に約１２.７５馬力高くなっているのです。


さて、ここでピンと来た人がいるのではないですか！？

トルクを大きくしなくても、あまりトルクを落ち込ますことなく高回転まで回せたら、馬力は大きくなると思いませんか？

ということは、トルクを大きくするか、回転数を高くすると馬力が大きくなることが判りますね。

「誰でも判る 馬力の話」の要点、「トルクと馬力の関係」に付いての解説はこれくらいにしておこうかと思いますが、判らない点や質問が有れば、コメントに書いて頂ければ、出来るだけお答えするように致します。


ここから先は、個人の好みと用途によってチューニングの方向性が変わって来ます。


駄文にお付き合い下さいました約１５０人の皆様、ありがとうございました！

(^_^)/~~

段々と脱落者が増えてしまったようですが。。。。
まっ、とりあえずもう少しなので説明を続けます。

先にトルクの説明で「トルクとは回転の中心から１ｍの位置で持ち上げられる重さを数値で表したもの」と書いたと思いますが覚えていますか？

図で書くと上の画像のようになります。

ここで注意しておかなくてはならない点は、
「半径１ｍの距離で一回転した場合、オモリは１ｍ持ち上がるのではない」
という点です。

ではどれだけ持ち上がるかというと、半径が１ｍなので直径は２ｍとなり、１回転すると直径の３.１４倍の距離＝６.２８ｍ上に持ち上がるということです。


それではこのことを頭に入れて、ロードスターＮＡ６のＢ６エンジンの場合を例にとって考えてみましょう。

カタログデータで「最大トルク」は１４.０kgm/5,500rpmとなっていますね。

この意味を説明出来ますか？

クランクシャフトの中心から１mの距離で14.0kgの重さを、1分間に5,500回転する距離分だけ持ち上げることが出来るという意味ですね。

「１分間に5,500回転する距離ってどういう意味？」と思った貴方に、説明致しましょう。

上に書いた説明で、半径１mで１回転すると6.28m持ち上がると書きましたね。
１分間に５５００回転ですから 6.28m×5,500回転＝34,540m、1分は60秒なので１秒間なら34,540回転÷60秒≒576m 持ち上がることになります。

ではその時の仕事量はどれぐらい？

14.0kgのオモリの1秒間の持ち上がる距離を計算すると。。。。

14.0kg×576m＝8,064kgm

これは仕事量を判りやすく、比較しやすい形にして、１kgのモノを持ち上げたとしたら何ｍ上がることになるかに置き換えたことになります。

（小学校の時に習った「仕事算」で、「３人でやると６時間掛かる仕事を２人でやると何時間で出来るでしょう？」というような問題を解く時に、「その仕事を１人でやったとしたら何時間掛かるか」という形に置き換えて考える手法と同じです。）

馬力に換算する場合には、「1秒間に75kgの重さを1m持ち上げる力」を基本に計算するのですが、すでに1秒間に14.0kgのオモリの持ち上がる距離になっているので、8,064kgmを75kgで割ってやれば良いですね。

＝１０７.２５馬力

「あれっ？ 確かＮＡ６の馬力って１２０ＰＳ/6500rpm じゃなかった？」

スルドイ！ よく気が付きましたね。　(^m^)b

その点に付いては次の回に書きましょう。

実は、ここまで書いて来たのは、そのことを説明するためだったのですよ明智君。

(^m^)/

これまでの説明で、特に質問が無いようなので、エンジンの馬力やトルクについて何となく理解出来たということにして先に進みましょう。

(^o^)b


馬力は仕事量だとは、何度もシツコク書いていますので、頭に残っていると思います。

その仕事量は、力と仕事のスピードで決まり、同じ力なら仕事のスピードの速い方が、同じ仕事のスピードならより力の大きい方が、仕事量は大きくなりますね。


そこで先ず、トルクを大きくするにはどうすれば良いか考えてみましょう。

色々な方法が有りますが、皆さんはどんな方法を思い浮かべますか？

排気量をアップする

燃焼室に取り入れる混合気の量を多くすると当然ながらトルクは大きくなりますが、ボアアップやストロークアップによる正味排気量のアップは、かなりのコストがかかります。

吸入する混合気を多くする

吸・排気のカムシャフトのカムの形状やオーバーラップ角度を変えてより長く、より多くの混合気を吸い込めるようにする。

排気量アップに比べると比較的安価に出来るが、「高出力」と「低回転時の安定性」の両立が困難。

圧縮比を上げる

シリンダヘッドの平面研磨などによって圧縮を上げる、ターボやスーパーチャージャーなどの過給機によって吸気を押し込み、見掛けの圧力を上げるなど。

燃焼効率がアップするので出力は向上するがノッキングが出やすくなる。

燃焼状態を改善する

燃焼室の形状を工夫し火焔伝播を良くする、燃料そのモノを変える、点火を強力にするなど。


出力(トルク)のアップには、上記のような方法が考えられその中の一つまたは複数を組み合わせて行なうというのが一般的です。

その７で出した宿題の解答をしておきます。

トルクは回転の中心から1.0ｍの位置で何キロの重さと釣り合うことが出来るかという意味ですから、14.0kgm というのをわかりやすく天秤棒で書くと、左の図のように支点から1.0mの位置に14.0kgのオモリを、ぶら下げたのと同じですね。

宿題では、「0.418mの位置では何kgの力が掛かっていることにるか？」ということでしたから、支点の反対側0.418mの位置に何kgのオモリを下げれば釣り合うか？と考えると簡単ですね。

天秤で釣り合う場合、支点の左右の、「支点からの距離×オモリの重さ」の値が等しくなります。

ですから　14.0kg×1.0m＝Xkg×0.418m

すなわち　14.0÷0.418≒335kg　となります。


ロードスターのＢ６エンジンは、5500rpmで回っている時には、１気筒ごとのピストンが３３５kgの力を混合気の爆発エネルギーとして受けて、クランクシャフトを回転させていることになりますね！

(^o^)b

左の図は、先日の４サイクルエンジンの論理の説明に使った画像の一部ですが、１番左の図の中に書かれているＯ－Ｏ’というのは、ピストンの上下運動をクランクシャフトの回転運動に変換する為に連結されているコネクティングロッド（ピストンとクランクシャフトの間に有る連結棒）の回転半径に当り、Ｏ’はクランクシャフトのセンターＯを中心として回転していることが判りますね。

半径ということは、当たり前ですが「直径の半分」です。（当然ですね！）

ではその直径というのは何を表しているというか、何処の寸法と同じでしょう？？

そうです、シリンダの中のピストンが上下に動く時の、一番上（上死点）から一番下（下死点）までの寸法と同じですね。

ロードスターのＢ６エンジンの場合を例にとると、前回のエンジン諸元表を見て頂くと判りますが「内径×行程」の所が「78.0×83.6」となっています。

この行程というのが、ピストンの上下動する時の距離で、Ｂ６エンジンの場合83.6mmとなりますので、クランクシャフトでの回転半径は半分の41.8mmとなります。

さて、ここで宿題を一つ出しますから考えてみて下さい。

以前に「トルク＝回転力」という説明をしましたが、覚えていますか？

トルクというのは、回転体の中心から１m外側の位置で何kgの重さを持ち上げることが出来るかを数値で表したものでしたね！？

ロードスターのＢ６エンジンの場合、トルクは14.0(kg/5500rpm)となっています。
(5500rpmというのは、今は考えなくて構いません。)

では、その時にクランクシャフトの回転半径(41.8mm)の位置では、何kgの力が掛かっていることになるでしょう？

出来れば答えだけでなく、式も書いて見て下さい。

(^m^)b