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クルマに関する単位のお話


 A:馬力(ps)とトルク(kg・m)の話
 馬力(仕事率の単位)も最近は KW を使いますがまだまだ PS の方が一般的です
 1ps=0.738kw  1.355ps=1kw

 分かっているようで分からないのが トルク(kg・m)です
 トルクの大きい車の方が低速でチカラがある などと言いますが
 はたしてそのチカラとはなんなんでしょうか

 トルク: 回転させようとする力をいう 1kgの物体を1m棒の先に付け持ち上げる
  事の回転力を 「1kg・m」という

トルク ピストン
A:トルク B:ピストンとコンロッド

回転をチカラで表します

 A図: 1mの棒を力一杯ひねったら1kgを指したとします これが1kg・mです
  逆にいえば1kgの錘(黄色い四角)を下がらないように固定する力(赤い矢印の所)が
  1kg・mです (ですからひねるチカラ=トルクですね)

 B図: エンジンはピストンにコンロッドが繋がっています(実際はもっと複雑ですが)
 それがクランクシャフトに繋がっています
 ピストンが一往復すればクランクシャフトが一回転します(吸入、圧縮、爆発、排気)
 エンジンの出力は回転するチカラによって外部に出ます これがエンジンのトルクです

 B図のピストンは4個あります これは4気筒です(^^) 6個あれば6気筒ですね
 4サイクルエンジンは 吸入、圧縮、爆発、排気を繰り返します 一個だけだと
 ものすごい抵抗ですが、4個のピストンが互い違いに動けば(クランクシャフトに注目)
 1個のピストンが2回転につき一回の爆発しか起こさないのがお互いに助けあって
 滑らかに動きます(6個あればもっと滑らかに動きます12個あればもっとです)


 馬力: 一定時間に行われる仕事量(仕事率)の合計 A図でいえば75kgの錘を
  1秒で1m持ち上げた仕事率を「1馬力」といいます

馬力 V12
A:1馬力 B:12気筒

 A図で75kgの錘(質量)を1秒で1m持ち上げた力 と 答えるのは×です
 馬力は仕事率ですから「すずたかさん」が75kgの錘を持ち上げた力の大きさ
 kgf(キログラム重)であって75kgではありません(力の大きさと質量の違い)

 B図のピストン(4サイクル12気筒エンジン)の場合で考えますと
 一個のピストンで発生されるトルクを時間(普通1分間)と爆発数を掛けて
 12倍(12個ピストンがありますから)したのを仕事量の単位で表したのが馬力です

 ですから上の4気筒のエンジンと下の12気筒のエンジンが同じ馬力ということも
 あります(12気筒のトルクが1/3で同じ回転数ならそうなりますね)

 一応計算してみましょう

 A: 4気筒エンジンで1分間6000回転で最高馬力を発揮します
  一つのピストンが8kgf・mを発揮します(回転数は無視します)
  クランクシャフトは1分間で6000回転します ピストンの爆発回数は1/2で
  3000回爆発します 4気筒ですから合計4×3000= 12000回爆発しますね
 これにトルクをかけて 8×12000= 96000(単位は何でもよい)一応psとします

 B:
12気筒エンジンで同じ馬力を発揮するなら 12×3000(1気筒当りの爆発回数)
  で、36000回爆発 しますので ○×36000= 96000(4気筒エンジンと同じ馬力)
  ○=2.6666 2.67kgf・m(トルク)になります8÷2.66=0.333 約1/3です
 なにが違うかと言えば12気筒の方が 加速時に滑らかだとなります
 

では具体的にW124を登場させます
300E−24 E320
300E−24 E320


排気量
ボア
圧縮比
馬力
トルク
300E-24
2960
88.5×80.2
10.0
225/6400
27.6/4600
E320
3199
89.9×84.0
10.0
225/5500
32.3/3750
単位
cc
mm
cm3/cm3
ps/rpm
kgm/rpm

 同じ225馬力(ps)ですが最大馬力発生回転数が違うのが分かります
 同じくトルクも最大発生回転数も違うしトルクも違いますね
 これがドライバビリティにどう影響するのでしょうか

 最大発生回転数(ゆっくりエンジンが回っているいるときより回転が速い方がトルクが
 上昇していきますが、一定以上になると抵抗が増えてきてそれ以上増えなくなる
 この回転数をいいます(rpm=1分間あたりの回転数) revolution per minute

300E−24メーター 320Eメーター
300E−24 320E
100km/h走行時

 まあ条件が違いますが100km/h(これも重要な単位です)の回転数は2900rpm
 位で同じようなものでしょう
 ではこれを最高速度まで走ってみますと 多分同じでしょう(^^;
 普通CD値が0.27ぐらいだと220km/h以上は馬力勝負と言われています
 ですから同じボディで同じ馬力なら最高速度は変わらないと思います

 0〜400m発進
 さすがにデータはありません(見つかりません)が予想では
 0スタートでE320がダッシュ!その差はひら〜く が、4千回転を越えると差が縮まる!
 が、3rdにシフトアップした瞬間にまた差が開く またすぐ差が縮まるがすぐ4rd(D)に
 入る差が開いたままゴー〜ル かな(笑) 400m通過スピードは170km/hぐらい
 (ちなみにC55AMGで13.557秒 C43AMGは14.058秒 E500は?)

 フィーリングとしてはE320はドンッとくる加速感とトルク感
 300E−24は高回転でグ〜ンと延びる快感かな(笑)
 これらはエンジン性能というよりはトルク発生時のフィーリングによるのでしょう

おまけ
E280
300E
E400
E500
300Dターボ
1044
103
1195
119
603
DOHC6気筒
SOHC6気筒
V型8気筒
V型8気筒
SOHC6気筒
2799
2960
4195
4973
2996
89.9×73.5
88.5×80.2
92.0×78.9
96.5×85.0
87.0×84.0
10.0
9.2
11.0
10.0
22.0
200/5500
185/5700
285/5700
325/5600
150/4600
28.2/3750
26.5/4400
42.0/3900
49.0/3900
27.8/2400

じっくり比べると大変面白いです

 これを見るといかにディーゼルが高圧縮ショートストロークかが分かります
 ですから最大トルクが低回転(2400rpm)で出ています ディーゼルが加速が良い
 と言われている訳です(でも馬力がないので頭打ちになってしまうのも理解できますね)
 ターボ付きなので馬力にそれほど差がありませんが無しだともっと馬力に差がでます

 この辺のエンジン特性については他のページで話します(と思います)

  では  「クルマに関する単位のお話 その2」 をどうぞ


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