同じエンジンでもどうして出力が異なるのでしょうか？ パワーとトルクの違いは何ですか？
馬力とは何ですか?
どのくらいの力がありますか？ - 車の世界に少しでも関わったことがある人なら誰でも、この質問を聞いたことがあるでしょう。 彼らが実際にどのような力、つまり馬の力を意味するのかを説明する必要すらありません。 私たちは自動車の消費者にとって最も重要な特性の 1 つであるエンジン出力を評価することに慣れています。
村にも馬車はほとんど残っておらず、この単位は100年以上も生き続けています。 しかし 馬力- 値は本質的に不正です。 これは国際単位系 (SI と呼ばれていることを学校で習ったことを覚えている人も多いと思います) の一部ではないため、正式な地位を持っていません。 さらに、国際法定計量機構は馬力をできるだけ早く流通から廃止することを要求しており、2010 年 1 月 1 日の EU 指令 80/181/EEC は自動車メーカーに従来の「馬力」の使用を直接義務付けています。 パワーを示す補助的な量としてのみ使用します。
しかし、習慣が第二の天性であると信じられているのは当然のことです。 結局のところ、日常生活ではコピー機の代わりに「コピー機」と言い、粘着テープを「セロハンテープ」と呼びます。 認識されない「HP」は次のとおりです 今では一般の人だけでなく、多くの人が利用しています。 自動車会社。 なぜ彼らは勧告的な指示を気にするのでしょうか？ 購入者にとってそのほうが便利であれば、それで構いません。 メーカーもどうなっているのでしょうか？ 誰かが忘れた場合に備えて、ロシアでは 交通税 OSAGOの料金は馬力に基づいて計算され、モスクワで間違って駐車された車両を牽引する費用も同様です。
馬力は産業革命中に誕生し、機械が動物の牽引力をどのように効率的に置き換えるかを評価する必要がありました。 定置式エンジンから受け継がれたこの従来の出力測定単位は、最終的に自動車にも受け継がれました。 そして、重大な「しかし」が一つでもなければ、誰もこれを非難する人はいないでしょう。 私たちの生活を楽にすることを目的とした馬力は、実際には混乱を引き起こします。 結局のところ、それは完全に従来の価値観として産業革命の時代に登場し、車のエンジンだけでなく馬にさえかなり間接的な関係を持っています。 この単位の意味は次のとおりです - 1 馬力。 75kgの荷物を1秒間に1メートルの高さまで持ち上げるのに十分な力です。 実際、これは 1 頭の牝馬の非常に平均的な成績指標です。 そしてそれ以上は何もありません。
言い換えれば、この新しい測定単位は、たとえば鉱山から石炭を採掘する実業家や関連機器の製造業者にとって非常に役立ちました。 その助けを借りて、動物の力に対するメカニズムの利点を評価することが容易になりました。 そして、機械はすでに蒸気で駆動され、後に灯油エンジンで駆動されるようになったので、「馬力」が使われるようになりました。 暴走した乗組員に相続によって引き継がれた。
ジェームズ・ワットは、18 世紀から 19 世紀初頭に生きたスコットランドのエンジニア、発明家、科学者です。 現在では「違法」な馬力と、彼の名にちなんで名付けられた公式のパワー測定単位の両方を流通させたのも彼でした。 皮肉なことに、馬力は、公式の動力単位の名前の由来となった人物、ジェームズ・ワットによって発明されました。 そして、ワット（より正確には、強力な機械に関しては、キロワット - kW）から、 19 年初頭世紀も積極的に使用されたため、2 つの量を何らかの方法で互いに一致させる必要がありました。 ここで重要な意見の相違が生じました。 たとえば、ロシアや他のほとんどのヨーロッパ諸国では、いわゆるメートル馬力を採用しています。これは 735.49875 W、つまり、現在ではよく知られているように、1 kW = 1.36 hp に相当します。 そんな「HP」 ほとんどの場合、PS (ドイツ語から) と表示されます。 フェルデスターケ）、しかし他のオプションもあります - cv、hk、pk、ks、ch... 同時に、イギリスとその旧植民地の多くでは、独自の道を進むことを決定し、「帝国」測定システムを組織しました。ポンド、フィート、その他の喜びがあり、機械的（言い換えれば、インジケーター）馬力はすでに745.69987158227022 Wでした。 そして、出発します。 たとえば、米国では、電気 (746 W) とボイラー (9809.5 W) の馬力さえ考案されました。
つまり、同じエンジンを搭載した同じ車であることがわかりました。 さまざまな国紙の上ではそうかもしれない 異なる力。 たとえば、人気のあるものを考えてみましょう。 起亜自動車クロスオーバー Sportage - パスポートによると、ロシアまたはドイツでは、2つのバージョンの2リッターターボディーゼルが136または184馬力を発生し、イギリスでは134馬力と181馬力を発生します。 実際には、モーターの出力は国際単位で正確に 100 kW と 135 kW であり、世界中のどこでも同じです。 しかし、それは異例に聞こえることを認めなければなりません。 そして、その数字はもはやそれほど印象的なものではありません。 したがって、自動車メーカーは公式の測定単位への切り替えを急ぐことはなく、これをマーケティングと伝統によって説明しています。 これはどのようにして可能でしょうか? 競合他社の出力は 136 馬力ですが、当社の出力は 100 kW しかありません。 いや、そんなことはないだろう…
電力はどのように測定されますか?
ただし、「電力」のトリックは測定単位の操作に限定されません。 最近まで、指定されるだけでなく、さまざまな方法で測定されることもありました。 特にアメリカでは、長い間 (1970 年代初頭まで)、自動車メーカーは、発電機、空調用コンプレッサー、冷却システムのポンプなどの付属品を取り付けず、エンジンを裸にした状態でベンチテストを実施していました。 直管多数のマフラーの代わりに。 もちろん、足かせを外したエンジンは、営業マネージャーにとって必要な「馬力」を簡単に 10 ～ 20 パーセント増加させました。 結局のところ、テスト方法の複雑さに踏み込んだ購入者はほとんどいませんでした。
もう 1 つの極端な (ただし現実に近い) のは、車の車輪や走行中のドラムから直接インジケーターを取得することです。 これはレーシング チーム、チューニング ワークショップ、その他のチームが行っていることであり、トランスミッション損失を含むあらゆる損失を考慮して、エンジンの出力を知ることが重要です。
電力は測定方法によっても異なります。 スタンドの上で「裸の」エンジンを回すのは別のことです。 添付ファイルそして、伝達損失を考慮して、車輪や走行中のドラムから測定値を取得することはまったく別のことです。 最新の方法では妥協の選択肢が提供されます - 自律運転に必要なアタッチメントを備えたエンジンのベンチテスト しかし最終的には、ヨーロッパの ECE、DIN、アメリカの SAE などのさまざまな方式のモデルとして妥協オプションが採用されました。 エンジンがスタンドに設置されているが、標準の排気管を含むスムーズな動作に必要なすべての付属品が付属している場合。 他の車両システムに関連する機器 (エア サスペンション コンプレッサーやパワー ステアリング ポンプなど) のみを取り外すことができます。 つまり、エンジンを実際に車のボンネットの下に置いた状態で正確にテストします。 これにより、最終結果からトランスミッションの「品質」を除外し、メインの駆動損失を考慮してクランクシャフトの出力を決定することが可能になります。 搭載ユニット。 したがって、ヨーロッパについて言えば、この手順は指令 80/1269/EEC によって規制されており、1980 年に初めて採用され、それ以来定期的に更新されています。
トルクとは何ですか?
しかし、アメリカで言われているように、パワーが車の販売に役立つのであれば、トルクが車を前進させます。 これはニュートンメートル（N・m）で測定されますが、ほとんどのドライバーはエンジンのこの特性をまだ明確に理解していません。 で 最良のシナリオ一般の人は、トルクが大きいほど良いということを知っています。 それはほとんど権力のようなものですよね？ では、「N・m」と「hp」はどう違うのでしょうか？
実際、これらは関連する量です。 さらに、パワーはトルクとエンジン速度から導出されます。 そしてそれらを別々に考えることはまったく不可能です。 ワット単位で出力を得るには、ニュートンメートル単位のトルクに現在のクランクシャフト速度と係数 0.1047 を掛ける必要があることに注意してください。 普通の馬力が欲しいですか？ 問題ない！ 結果を 1000 で割って (これによりキロワットが得られます)、係数 1.36 を掛けます。
高い圧縮比を備えたディーゼル エンジン (左の写真) を提供するために、エンジニアはエンジンをロングストロークにすることを余儀なくされています (これは、ピストンのストロークがシリンダー直径を超えるときです)。 したがって、このようなモータでは構造的にトルクは大きくなりますが、寿命を延ばすためには最高速度を制限する必要があります。 それどころか、ガソリンユニットの開発者にとっては、高出力を得ることが容易です。ここでの部品はそれほど大きくなく、圧縮比が低いため、エンジンをショートストロークかつ高速にすることができます。 しかし、最近ではディーゼルエンジンとの違いが顕著になってきています。 ガソリンユニット徐々に磨耗します - デザインと特性の両方でますます似てきます 専門用語で言えば、電力はモーターが単位時間あたりにどれだけの仕事を実行できるかを示します。 しかし、トルクはまさにこの仕事を実行するエンジンの可能性を特徴づけます。 彼が克服できる抵抗を示しています。 たとえば、車が車輪を置いていると、 高い縁石モーターは何も仕事をしないので、動くことができなくなり、電力はゼロになります。動きはありませんが、トルクが発生します。 結局のところ、その瞬間、エンジンが緊張で失速するまで、作動混合物がシリンダー内で燃焼し、ガスがピストンを圧迫し、コネクティングロッドがクランクシャフトを回転させようとします。 言い換えれば、トルクはパワーなしでも存在できますが、トルクのないパワーは存在できません。 つまり、熱エネルギーを機械エネルギーに変換して生成するエンジンの主な「生成物」は「N・m」です。
人に例えると「N・m」はその人の強さを表し、「HP」はその人の強さを表します。 - 持久力。 だからこそ動きが遅い ディーゼルエンジン彼らのおかげで デザインの特徴原則として、私たちには重量挙げ選手がいます。他のすべての条件が同じであれば、彼らはより多くのものを運ぶことができ、それほど速くはありませんが、車輪の抵抗をより簡単に克服できます。 でも高速なものは ガソリンエンジン彼らはランナーである可能性が高く、負荷を保持する能力は劣りますが、動作は速くなります。 一般に、単純なてこの法則が適用されます。強さでは勝ちますが、距離やスピードでは負けます。 およびその逆。
エンジンのいわゆる外部速度特性は、スロットルを全開にしたときのパワーとトルクのクランクシャフト速度への依存性を反映します。 理論的には、推力のピークが早くなり、出力のピークが遅くなると、 モーターにとって楽になる負荷に適応すると動作範囲が広がり、ドライバーや電子機器がギアを変更する頻度が減り、無駄な燃料の燃焼を避けることができます。 これらのグラフは、ガソリン 2 リッター ターボ エンジン (右側) が、この指標では同じ体積のターボディーゼルよりも優れていますが、トルクの絶対値では劣っていることを示しています。 これは実際にどのように変換されるのでしょうか? まず第一に、エンジンの真の能力を明らかにするのは、エンジンのいわゆる外部速度特性に関するトルクとパワーの曲線 (別々ではなく一緒に!) であることを理解する必要があります。 推力のピークに達するのが早くなり、出力のピークが遅くなるほど、 より良いモーターその任務に適応しています。 簡単な例を見てみましょう - 車が走っています 平坦な道そして突然上昇が始まります。 ホイールの抵抗が増加するため、一定の燃料供給では速度が低下し始めます。 しかし、エンジン特性が正しい場合は、逆にトルクが増加し始めます。 つまり、モーター自体が負荷の増加に適応し、ドライバーや電子機器が低速ギアに切り替える必要がありません。 峠を越えて下山が始まる。 車は加速し始めました-ここでは高いトラクションはもはやそれほど重要ではありません、別の要素が重要になります-エンジンはそれを生成する時間が必要です。 つまり、力が前面に出てくるのです。 これは、トランスミッションのギア比だけでなく、エンジン回転数を上げることによっても調整できます。
ここでは、レーシングカーやオートバイのエンジンを思い出すのが適切です。 排気量が比較的小さいため、記録的なトルクを発揮することはできませんが、15,000 rpm 以上まで回転する能力により、素晴らしいパワーを生み出すことができます。 たとえば、従来のエンジンが 4000 rpm で 250 N・m を発生し、したがって約 143 hp になる場合、18,000 rpm ではすでに 640.76 hp を発生する可能性があります。 印象的ですね。 もう一つは、これは「民間」技術では必ずしも達成できるわけではないということです。
そして、ところで、この点に関しては、 理想的な特性電気モーターを持っています。 最初から最大ニュートンメートルを発揮し、速度が上がるにつれてトルク曲線は徐々に低下します。 パワーグラフは徐々に増加します。
最新の F1 エンジンは、1.6 リッターの適度な容積と比較的低いトルクを備えています。 しかし、ターボチャージャー、そして最も重要な最大 15,000 rpm まで回転する能力により、約 600 馬力を発生します。 さらに、エンジニアは、 パワーユニット電気モーターは、特定のモードではさらに 160 頭の「馬」を追加できます。 したがって、ハイブリッド技術は効率性だけでなく機能します すでに理解していると思いますが、車の特性では、パワーとトルクの最大値だけでなく、回転数への依存性も重要です。 これが、ジャーナリストが「シェルフ」という言葉を好んで繰り返す理由です。たとえば、エンジンがピーク推力を一時ではなく、1500 rpm から 4500 rpm の範囲で生成するときです。 結局のところ、トルクに余裕があれば、十分なパワーがある可能性が高くなります。
しかしそれでも、返品の「品質」（そう呼んでおきます）を示す最良の指標です。 車のエンジン- 弾力性、つまり負荷がかかったときに勢いを増す能力。 たとえば、4 速ギアで 60 から 100 km/h まで、または 5 速ギアで 80 から 120 km/h までの加速で表されます。これらは自動車業界の標準テストです。 そして、低速での高い推力と広いトルクシェルフを備えた最新のターボエンジンは、街中では優れたダイナミクスの感覚を与えますが、高速道路で追い越しをするとき、それは古代の自然吸気エンジンよりも悪いことが判明する可能性があります。もっと 有利な特性トルクだけでなくパワーも…
5 (100%) が投票しました 2追加: 2005/04/29
エンジンパワーが評価の主な指標となる 車両とその動作特性。 一部の国では、この数値は税金や保険料の計算にも使用されます。
残念ながら、国際的な実務で使用されるエンジン出力指標は、多くの場合、相互に直接比較することができませんが、個々の測定単位間には明確な依存関係があります。たとえば、次のとおりです。
キロワットはすでに日常の使用においてかなり定着していますが、電力は引き続きさまざまな規格や試験指示に従って決定されます。 以下に挙げるのは、エンジン出力を測定する方法を開発した組織です。 この分野で可能な限り最良の調和を達成するために、一部の測定方法はすでに部分的に廃止されています。
DIN - ドイツ標準化協会
ECE - 国連欧州経済委員会、UNECE
EG - 欧州経済共同体、EEC
ISO - 国際標準化機構、ISO
JIS - 日本工業規格
SAE - 技術者協会 自動車産業（アメリカ合衆国）
原則として、エンジン出力 (P) はエンジン トルク (Ma) とエンジン回転数 (n) から計算されます。
エンジントルク (Ma) は、レバーアーム (I) に作用する力 (P) で表されます。
P = F × I × n
エンジン出力を決定するために、これらの指標は車両上ではなく、油圧ブレーキや発電機を使用してスタンド上で測定されます。 この場合、エンジンによって生成される仕事は熱に変換されます。 全負荷時のエンジン出力特性を決定するには、原則として 250 ～ 500 rpm で測定を行います。
この場合、電力を決定するための 2 つの方法を区別する必要があります。
ネットパワー,
または本物の
テストされたエンジンには、発電機、マフラー、ファンなど、車両の運転に必要なすべての補助ユニットが装備されています。
総電力,
または「実験室のパワー」（ベンチ）
テスト中のエンジンには、車両の運転に必要なすべての補助ユニットが装備されていません。 この電力は以前の SAE システムに相当します。 総電力は正味電力より 10 ～ 20% 高くなります。
どちらの場合も、それは「有効電力」と呼ばれます。
Reff - 設置されたエンジン出力の測定値
P in = P zff × K
P pr - 電力の削減、または特定の基準状態に合わせて再計算
K - 補正係数。
基準状態
空気密度の違い（大気圧、温度、湿度による）により、エンジンが吸入する空気が「重くなったり軽くなったり」し、エンジンに入る混合気の量が増えたり減ったりします。 したがって、測定されたエンジン出力は高くなったり低くなったりします。
テスト中の大気条件の変動は、補正係数を使用して考慮され、測定されたパワーが特定の基準条件に合わせて再計算されます。 たとえば、エンジン出力は高度が 100 m 上がるごとに約 1% 減少し、高度 100 m は約 8 mbar の大気圧に相当します。
規格や試験手順が異なれば、試験時に実際の大気条件下で測定された電力を変換するための基準条件や方法も異なります。
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標準 DIN 70020 |
EEC 規格 80/1269 (88/195) |
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1013 / P × 平方根 (273 + t / 293) |
(99/P・s) 1.2 × (T/198) 0.6 |
P - 大気圧
P s - 乾燥した天候の大気圧 (水蒸気の分圧を差し引いたもの)
t - 温度、℃
T - 温度、K
しかし、そのような再計算はエンジンにのみ許容されます 内燃機関スパーク点火式（ガソリン）。 ディーゼル エンジンの場合は、より複雑な式が使用されます。 DIN 規格に基づくエンジン出力は、補正係数の計算方法が異なるため、EEC 規格または ISO/UNECE 規格に従って換算された出力より 1 ～ 3% 低くなります。 以前は、日本の JIS または SAE 電力定格とドイツの DIN 規格との大きな違いは、総電力または総電力と正味電力の混合形式の使用によって説明されていました。
ただし、現在の最新の規格は、改訂された ISO 1585 規格 (ネットパワー) との一致が進んでおり、以前の大きな違い (最大 25%) は発生しなくなりました。
出典：カタログ「Automobile-Review」
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