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2014年11月09日

馬力とトルク

クルマ関係のHPに”馬力とトルクの違い”みたいなお題の記述を多くみかけます。

その理由は、どちらもエンジン性能を表す重要な言葉でありながら、その違いを正しく理解できている人が少ないためだと思います。
実際、自分の周りの人と話をしていても馬力とトルクの違いを正しく理解できていない人が多いように思います。

そこで、今回は”馬力とトルクの違いを勉強しよう!”
という内容ではありません。

今回、僕が言いたいのは、なぜ馬力とトルクの違いを正しく理解できないのか?ということについてです。

その理由は、”自分で例題を解いていないから”です。

本やネットの記述を読んで理解したつもりになっている人が多いと思います。
でも自分で例題を解かずして理解することは難しく、また本当に理解できているかどうかは例題を解かないとわからないものです。

なので、例題を作ってみました。
この例題が解けたなら、馬力とトルクの違いを理解できていると言えるでしょう。

例題(回答は一番下見てください)
今、総重量:1350kg、オーバーオールギア比:9.726、タイヤ直径:0.610mのクルマが走行しているとする。

次の速度におけるクルマの加速度および、エンジン回転数とトルクを求めよ。
① 50km/h   このときのエンジン出力は111PS、走行抵抗は294Nとする。
②100km/h   このときのエンジン出力は250PS、走行抵抗は588Nとする。

とっても頭のいい人は、”理解→問題の解決” というサイクルを一発で行えるのかもしれません。
でも僕のような凡人は、”理解したつもり→問題解けない→もう一度理解→少し問題解決→さらに理解→問題解決”という感じに繰り返しものごとを考えて理解を深めていかなければ本当に理解することはできないと思うのです。

この例題を解くとわかるように、車輌の加速度を算出する際、エンジン出力(馬力)は計算に使っていますが、エンジントルクは使いません。(トルクを使っても算出できますが使わなくても算出できます)

われわれがエンジン出力(馬力)やらトルクを気にする理由は、車輌の加速度の大きさを知りたいからです。

しかし、加速度を決めるのはトルクではなく、出力です。
出力さえわかっていれば、あとはそのときの車輌速度と走行抵抗から車輌加速度を算出することができます。

したがって、エンジンで大事なのは出力(馬力)の方であって、トルクなんてどうだっていいのです。

ということが自分で何度か計算するとよく理解できるので、自分で実際に例題を解いてみてください

回答
①加速度:4.13m/sec2、エンジン回転数:4229rpm、トルク:184Nm
②加速度:4.46m/sec2、エンジン回転数:8458rpm、トルク:207Nm

加速度:a(m/sec2)、エンジン回転数:Ne(rpm)、トルク:T(Nm)、出力:L(PS)、走行抵抗:Fd(N)
駆動力:Fe(N)、タイヤ直径:D(m)、タイヤ回転数:Nt(rpm)、オーバーオールギア比:ρ=Ne/Nt
車輌速度:Vc(km/h)

車輌加速度   :a=(Fe-Fd)/Mc [m/sec2]   ・・・①
駆動力      :Fe=L×735/(Vc/3.6) [N]    ・・・②
タイヤ回転数  :Nt=Vc/0.06/(π×D) [rpm]   ・・・③
エンジン回転数 :Ne=ρ×Nt [rpm]         ・・・④
エンジントルク  :Te=L×735/(Ne/60×2×π) [Nm] ・・・⑤

ちなみに、そのクルマの最高速度は、①が0になるとき、つまり駆動力と走行抵抗が等しくなったときの速度です。
ブログ一覧 | クルマ | 日記
Posted at 2014/11/09 11:34:55

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この記事へのコメント

2014年11月9日 23:10
> エンジンで大事なのは出力(馬力)の方であって、トルクなんてどうだっていい

コレ、個人的には極論だと思います。

結局のところ、出力は回転数×トルクで算出されるので、各回転数で考えると出力で評価してもトルクで評価しても「わかっていれば」一緒なのですが、特性を評価するのに、何がわかりやすいのか?・・・という観点からは。


大事なのは「各回転数で何Nmのトルクを捻出できるか」だと思います。

・・・というか、各エンジンメーカの評価のあり方が実際にそうですし。
出力は最高出力(定格出力)のみを抽出し、スペックとするのに都合は良いのですが。
出力をトルクより評価対象としがちなのは電動機なんかで、入力電力に対しての軸出力の効率を評価するにはトルクよりも出力を使った方が都合が良いので。


各回転数あたりの「出力」は、その回転数での「回転数」も「トルク」もひとつにまとめて表現できているので、一見都合良く見えますが、結局その出力値のうち、「回転数」が占めている割合がわかりづらい。
で、そもそも「各回転数あたり」という前提条件を付けると、トルクだけを抽出した方がわかりやすい。

発電機のエンジンのように、定格出力の出せる定格回転数での定常運転しか基本的にしない場合、出力で語るのがわかりやすかったりしますし、まあ実際、レーシングエンジンは発電機のようにオイシイところしか使わない思想だったりしますが・・・・。


走行抵抗のような定常負荷と戦うのは出力であるケドも、「その出力捻出時の回転数」を条件としたトルクですし、回転慣性モーメント×角加速度がトルクで、つまり、加速はその回転数、その回転数のトルクによって捻出される。
話が戻ってしまいますが、これを「いや、回転数が条件に含まれるなら、トルクと乗算して出力としてしまえば・・・・」とすると、非常にわかりにくくなります。
コメントへの返答
2014年11月9日 23:33
コメントの返答で返答しようかと思いましたが、大事なことなのでブログに書きたいと思います。
2014年11月9日 23:13
例題を解くのは大事ですね。
僕も理解したつもりでもよく考えたら理解してないことに気づいた、ということがよくあります。
よくあります!(えっへん)

>したがって、エンジンで大事なのは出力(馬力)の方であって、トルクなんてどうだっていいのです

こういうのも、具体例を見ないとつい反射的に「そんなことないぞ!」という反論をしてしまう人が多数出ると思います。
話が具体的でないと、やはり勘違いというのは起きますね。
コメントへの返答
2014年11月9日 23:36
>こういうのも、具体例を見ないとつい反射的に「そんなことないぞ!」という反論をしてしまう人が多数出ると思います。

これ、まったくそう思うのですが、反論する人ってのは例題を解いていない人なので、勘違いがおきると思います。
2014年11月9日 23:14
すみません補足です。

「われわれがエンジン出力(馬力)やらトルクを気にする理由は、車輌の加速度の大きさを知りたいからです。」
という前提に限ります。
コメントへの返答
2014年11月9日 23:37
トルクがどうでもいい論について、補足書きます。

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サーキットで車を速く走らせるために必要なこととはなにか?を研究するのが趣味です。 日光、TC1000、茂原、を毎年走行してます。 2010年まではもてぎで開...
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