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イイね!
2014年11月09日

馬力とトルクの補足

mistbahnさんのコメントに対する説明をしたいと思います。

確かにコメントにあるように、特性を評価するのに何がわかりやすいか?という観点からは、各回転数におけるトルクで表した方がわかりやすいかもしれません。

しかし、それはエンジンを開発する側の観点だったり、そのエンジンに組み合わせるクラッチやトランスミッションを開発する側の観点です。

”エンジントルクはどうでもいい”というのは、クルマを運転する側の観点から書いたものです。

例えば次のような二つのエンジンがあったとします。
どちらのエンジンも出力と回転数が比例するような特性を持っています。

A: 200Nm/8000rpm
B: 100Nm/16000rpm

どちらもエンジン出力は228PSです。

どちらのエンジンを積んだクルマも出力が同じときは、同じ車速になるようなギア比になっていて、車輌重量も走行抵抗も同じだとします。
さらにAとBエンジンは回転数-トルク特性以外の項目(重量、音振動特性、燃費など)が全く同じだったとします。

運転手が感じることができるのはもはや車輌加速度しかないのですが、どちらも出力が同じなので、車輌加速度も同じです。
従って、どちらのエンジンを積んだクルマも全く同じクルマとしか感じることはできません。

さらにもう一つのエンジンCがあります。
C: 200Nm/4000rpm

このエンジンの出力は114PSです。

このクルマの場合は、AとBに比べると半分の出力しか出ていないので、車輌加速度も半分です。

AとCはトルクは同じですが、車輌加速度に違いがあるため、運転手は違いを感じることができます。
AとBはトルクは違いますが、車輌加速度が同じなため、運転手は違いを感じることができません。

つまり、運転手はトルクの違いはわからないのです。
しかし、出力が違えば車輌加速度が違うので違いがわかります。

エンジンやトランスミッションを開発する人は、都合上回転数とトルクの関係がわかっていた方がわかりやすいとも思いますが、クルマの運転をする人にとってはそんなことはどうでもいいのです。

ちなみにサーキットシミュレーショでは計算にトルクを使っていません。
それは、エンジン出力さえわかっていれば車輌加速度が計算できるからです。

ただ、エンジン出力はエンジン回転数によって変わり、エンジン回転数はギア比とタイヤ直径によって変化するため、下図のような各速度毎のエンジン出力を算出しておいて、そのときの速度に対するエンジン出力を選択して車輌加速度を計算しています。

僕としてはこういう出力特性表がもっともわかりやすいです。
青は最高出力が250PS、赤は最高出力が200PSでギア比とタイヤ直径はどちらも同じです。


僕らの場合は、クラッチを選ぶときくらいしかエンジントルクを気にしなければならないときはないので、トルクはどうでもいいと書いてみました。

さらに補足
こちらのブログでトルクが出てきますが、その理由は低回転のエンジン出力を計算するためであって、トルクそのものは全く見ていません。
ブログ一覧 | いろいろ計算 | 日記
Posted at 2014/11/10 13:17:57

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この記事へのコメント

2014年11月10日 16:11
計算とかはわかりませんが、僕はターボよりNAの方が好きです。(^_^;)
コメントへの返答
2014年11月10日 23:14
NAの方が自然な感じはありますよね。
僕はどちらもそれぞれのよさがあっていいと思います。
2014年11月10日 18:49
とても丁寧なご回答、ありがとうございます。

昨夜コメントして、コメント返信頂いてから、

「たぶんタツゥさんの着眼点は、変速(ギアボックス類+タイヤ)前後で効率を無視すれば、回転もトルクも変わるけど出力は変わらない、ということがおっしゃりたいのかな?」

とはボンヤリ考えていました。


昨日のコメントで、「電動機の評価では入力電力と軸出力を比較するいは出力が都合良い」と申し上げましたが、同様に、ドライブトレイン(トランスミッションやファイナルギア)に関しても、入力軸と出力時で回転数とトルクは変わるケド、出力は計算上一緒のため、効率評価にはトルクよりも出力を用います。
(評価装置の設計には出力よりもトルクカーブが重要になりますが)


私は仕事柄なのか、条件を絞ってのクルマの評価をしているので、例えばギアは3速に固定した状態で、2500rpmや3000rpm~9500rpmまでWOTでの加速なんかをします。
常日頃、トルクで物事を考える習慣があるので、私には(私の周囲の仕事関係の方々も)それが自然なのですが、一般のクルマ好き、ドライバーに対すると特殊なのかな、とも思います。
実際、「トルク」を理解されている人って少ないですよね。。。


「X:車両速度、Y:エンジン出力(ps)」のグラフはとても直感的に見れますね!
とてもスッキリしました。ありがとうございます。
コメントへの返答
2014年11月10日 23:21
まさにmistbahnさんの言われるとおりです。
最終的にタイヤに伝わるときには出力で考えた方がわかりやすいということが言いたかったのでした。

たぶん実際はトルクの方が概念的にはわかりやすいんでしょうね。
僕も出力は説明しにくいけど、トルクならサクっと説明できます。

出力特性のグラフなのですが、これなら、各速度での出力が一目でわかるので、どの速度でも出力が高くなるようにギア比を設定しやすいと思います。
2014年11月11日 18:57
いやあ、皆さん素晴らしいですね。
レベル高すぎてついていけませーん(笑)

このグラフはホントにそのまま表してていいですね!
やはりグラフがあると感覚的に分かりやすいです。
コメントへの返答
2014年11月13日 3:11
やってる計算は掛け算と割り算だけなので、実際は簡単です。

このグラフを見ると、シフトアップすると一度出力が下がるので、加速が悪くなるということがわかりやすいと思います。
また、車速が高いほど、この出力の低下量が小さくなるようなギア比設定になっているということもわかるので、掲載してみました。
2014年11月13日 0:15
はじめまして、akiさんとこからきました。

まだ状況証拠がいくつか集まっただけで根拠としてアレなんですが、
AとBのエンジン、パワーが同じなので最高速は同じなのはOKなんですが、加速も同じになるためにはエンジンの回転系の重量の影響ってどうなんでしょうね?
特にローギヤ(2速とか)で、エンジンの吹け上がりの早さが加速に影響すると仮定すると、
A:4000rpm→8000rpmの時間とB:8000rpm→16000rpmの時間では、回転系(クランクとか)の重量が同じだとトルクの影響が出てしまうのでは、と。

飛躍して、クランクを軽くすることとVTECで全域のトルクを稼ぐことはアウトプットの結果として近い?
だからVTECは正しいと思ってます。
コメントへの返答
2014年11月13日 3:05
はじめまして!
コメントありがとうございます。

これ、AとBのエンジンはオーバーオールギア比が違うからこそ、違う回転数でも同じ速度で走れるわけです。

ギア比が違うと、回転系の車体等価質量が変わるということを意味しています。

なので加速も変わりますが、今回は出力こそが車輌の加速度を決めるということを理解してもらいたかったので、細かいことは考慮していません。

プロフィール

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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