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トヨタ~のブログ一覧

2008年03月18日 イイね!

たまにはクルマの基本についてでも・・・エンジン編その2

さて、前回はトルクと馬力についてまでご説明しました。

じゃ続いて、トルクってどうやったら決まるの?って話でも。
単純に言えば排気量ですが、エンジンはいくつもいくつもシリンダーがくっついています。
そこで分かりやすいように、今までと同じく切り離して考えてみましょう。
エンジンの排気量、例えば2000ccの4気筒エンジンであるならば、1つのシリンダーについて2000/4=500、500ccのシリンダーが4つ付いたものです。
これを同じように計算してみれば、1気筒当たりのトルク・馬力なんてのも計算できるわけですが、ここで同じ観点から立ってみると・・・

2000ccの4気筒エンジンと3000ccの6気筒エンジンと4000ccの8気筒エンジンは同じエンジン

こう捉える事ができませんか?(笑)どちらも同じ「1気筒500cc」。
これで同じ理屈を捏ね回すと、ウィッシュとボクスター(2.7)は同じ「1気筒450cc」で、実は同じエンジンとも捉えることができます。
実際、トヨタのアリオン(2.0L)とクラウン(3.0L)、BMWの530iと540iで計算してみると、トルクは4車種の平均で1気筒につき5.1kgf、馬力が41.4psと出ました。ばらつきはほとんどなし。1気筒に直すとほとんど同じエンジンです。
ここで比較できるのはクラウンと530iですが・・・1ccあたりの出力とトルクを求めると、意外や意外、クラウンの方がトルクは大きいです。つまりエライの?
(↑やっつけ半分で今計算して、計算した本人も驚いている)

じゃあクラウンの方がエライのか。
決して欧州車の方を持つわけでも無いですし、このハンドルネームからしてトヨタの肩を持つつもりもなければ貶すつもりも無いですが、BMWのエンジンの方が私は「エライ」と考えます。
なぜならば「最大トルクを発生する回転数はBMWの方がより実用的」だからです。
クラウンは3600回転で32.0kgf、530iは2750回転で30.6kgfです。

さてここで話は外れまして、そもそも最近高いガソリン。
何で俺のクルマはハイオクなんだよ・・・とかそんな疑問は、基本的にカタログの「圧縮比」って値で決まります。
圧縮比とはピストンが一番下の状態、つまりもっとも容積が大きい状態をピストンが一番上の状態、つまりもっとも面積が小さい状態で割ったものです。
圧縮比を高くすると理屈上でも効率が非常によくなります。(これは熱力学ってややこしい分野まで説明しないと理解しがたいので、説明は省略します)
しかし圧縮するとシリンダーの中のガソリンは高温になってしまい、効率は低下します。
またガソリンにも自然発火温度というものがございまして(天ぷら油の火災事故じゃないですが)、圧縮途中で自然発火温度に達するとガソリンは爆発、しかしエンジンは「こっちゃ圧縮しているのにそんな力・・・無理!」と言わんばかりに壊れます。
この現象をノッキングなんて呼ぶのですが、ノッキングを避けるのがオクタン価の高いガソリンで、これがハイオクタンガソリン=ハイオクガソリンです。
日本の場合、ざっくりレギュラーでオクタン価90、ハイオクでオクタン価100です。
航空機用は有鉛ガソリン(!)でオクタン価105です。
オクタン価って何?って質問は・・・えーと化学の成績Cの人に聞かないでください(苦笑)

そしてここからからくり。欧州ではガソリンはガソリン、つまりレギュラーもハイオクも区分無く販売されていますが、欧州のガソリンはオクタン価95。
つまり日本のレギュラーガソリンには対応していません。だから欧州車にお乗りの皆様、高いガソリンですがハイオクガソリンを入れてください。
実際にはエンジン側にも守る為の機能がついていますので、レギュラーガソリンを使用し続けてもエンジンが壊れる事はありませんが、「予想外」の自体に人間が慌てふためくのと同様、エンジンも本来の性能を発揮しません。

さて次回は走って力があるなぁ、って秘密なんて説明しましょうか。
Posted at 2008/03/18 15:26:09 | コメント(0) | トラックバック(0) | 日記
2008年03月18日 イイね!

たまにはクルマの基本についてでも・・・エンジン編

え~と、たまには基本の話でも。
といっても、カタログ一つから簡単に分かりやすく・・・説明できたらいいなと思う次第。(笑)

まずはエンジンから。
まぁエンジンの機構を知らないって人がいないとも限らないので、ちょっと説明を。
爆発事故が起こったとき「ドーン!」とものすごい音と同時に、空気はものすごく大きくなります。
これをエンジンの中で行っているのですが、密閉された空間内でどこか一方だけを動くようにして、その動く面を爆発の力で押してやればいいのです。
密閉された空間はシリンダー、一方だけ動く面はピストンと呼びます。
しかし押し下げする力をどのようにしてタイヤを回転させる力にするのか?

その押し下げする面の下に、カクカクした棒を配置します。これをクランクシャフトと呼びます。
免許をお持ちの人なら、クランクの練習で泣かされた人もいるでしょうがまさにあんな感じです。これで回転する力に変換してやる事ができます。
これとピストンをつなげてやる、と。このピストンとクランクシャフトを繋げる棒をコネクティングロッド、略してコンロッドと呼びます。

さて、エンジンの中で1回爆発しただけではクルマは走れません。
よって何回も何回も爆発を繰り返すことになりますが、ガソリンはどうやって供給するのか?
実はシリンダーには穴があいてあって、そこから供給します。
しかし穴があったらピストンは押し下げられません。これを塞ぐのがバルブです。
まぁバルブが多いほど実はエライですが、これ以上はマニアックなお話になるのでご自身でお調べください。

ピストンはクランクシャフトによって上下して再び上にまで持ち上がります。この移動距離を「行程(ストローク)」と呼びます。
対して、ピストン(シリンダー)の断面形状は基本的に円形(厳密には冷却の問題があって楕円形状を採用する事が多いです)ですが、この円の直径を「内径(ボア)」と呼びます。
内径と行程、行程の長さが大きいほどトルク重視、内径が行程より大きいほど高回転重視といえます。
なぜって?
例えばナットを回す為にスパナを持ってきました。
スパナとナットの距離が短いほど大きな力が要ります。対してスパナの端っこを持つとナットは軽い力でまわす事ができます。
ストロークが長いということはスパナの端っこを持つのと同じ原理で、軸をネジろうとする力が大きいです。
ただしストロークが長いと移動する距離が長くなる、つまり接触面積は増えます。
よって摩擦によって抵抗が増えますので高回転まで回せないことになります。

そもそもトルクと馬力って何じゃらホイ?
トルクとは仕事です。現在SI単位系ではkNを使いたがりますが、どれだけの力を発生する事ができるのか、そういうことです。ちなみに旧来のkgm系に直したければ、ざっくり一桁、左側にずらして下さい(正確には9.80665でkNの値を割ってください)。
馬力とは仕事率です。例えば75kgのものを1m引っ張る事ができた。これは仕事の方ですからトルクで表示されます。
これを10秒と1秒でやる事、どっちがエライかって1秒で引っ張るほうです。これが馬力ってモノです。
つまりトルクと馬力は密接な関係があります。
じゃあトルクと馬力、どっちがエライのか?
一般的に運転してどうたらこうたらっていうのに有効なのはトルクです。
馬力はヨーイドンで400mまでにどれだけの仕事をこなせるか、これは仕事率、効率の問題ですから関係しますが、一般にアクセルを踏んで「力があるなぁ」と感じるのはタイヤを回そうとする力、つまりトルクに関連しますがこの話はからくりがありまして。これはもっと後に下がってご説明するとして。

次回はトルクを決めるものって何?とか、レギュラーとハイオクの違いは何?とかご説明しましょう。
Posted at 2008/03/18 07:32:34 | コメント(3) | トラックバック(0) | 自動車関連 | 日記

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