なぜガスエンジンのトルクと馬力の曲線が5252 RPMで常に一致するのですか？

私はTech Garageというテレビ番組を見ていますが、エンジントルクと馬力の曲線は常に5252 RPMで満たされていると主張しました。これが真実だと仮定すると、なぜこれが起こるのですか？エンジンに設計されたものですか、それとも熱力学がどのように機能するのですか？


それが設計の結果である場合、エンジンはそれを実現するために配置されていますか？

これは単なる数学であり、馬力は（トルクの観点から）550 ft・lbs /秒と定義されているためです。

1つのHPは1分間に1フィート移動した33,000ポンドです（ジェームズワットによると、これは実際の馬ができることの平均です）。同じ1ポンドを移動するエンジンのRPMは、約6.283フィート（半径1フィートの円の円周）を移動します。

33,000 / 6.283 = 5252

ただおもしろいので、これをグーグルで計算してみました。これは、数値をトルクとパワーに使用するために使用される単位系のアーティファクトであることを示しています。

番号5252は次のように計算できます。

1 horsepower / 1 lbf foot radian in turns/minute
5 252.11312

正確な数は16,500 /π（33,000 /τ）

そのため、代わりにメートル単位で計算を行った場合（ワット、およびトルクのニュートンメートル）、次のようになります。

1 W / 1 N m rad in turns/minute
9.54929659

この数は、1分の秒数のために、たまたま30 /π（または60 /τ）です。エンジンの回転速度をラジアン/秒で測定した場合、数値は1になります。エンジン出力の測定に馬力の代わりにフィートポンドが使用された場合、同じことが非計量システムにも当てはまります。

「曲線が交わる」場所は、グラフの軸上の数値的に同じスケールに両方の量（馬力とポンドフィートで測定）を配置することの完全な成果です。それらをRPMではなく相互にグラフ化すると、馬力のパワーとポンドフィートのトルクが同じポイントにいくつかのポイント（5252 RPMに対応する）が表示されます。

上記のマークスの素晴らしい答えに追加するだけです：

馬力はトルクで定義されますが、馬力は、適切なトランスミッションがあれば、車がどれだけ速くなるかを把握しようとするときのエンジン出力のより有用な尺度です。トランスミッションはトルク出力を変更しますが、馬力は変更しません（摩擦損失などを無視します）。したがって、「馬力は車を売り、トルクはレースに勝つ」という古い格言は、実際には理論上完全に間違っています。1000ft-lbsのトルクを発生させたが、10 RPMに回転させただけの仮想エンジンは、車の速度が非常に遅くなります。

しかし、実際の車の場合、実際の馬力またはトルク曲線について議論することはほとんどありません。彼らは通常、ピーク馬力またはピークトルクについてのみ話します。通常、高トルクの車は下端でそれを生成し、これは下端で馬力も上げます。馬力はRPMに関連しているため、通常、最高馬力は高いRPMで発生します。したがって、「高トルク」エンジンは「低トルク」エンジンと同じピークHPを持ちますが、高トルクエンジンはRPM範囲の下端でより多くの馬力を持ちます。このため、車はより高速になりますが、ピーク値のみを考慮する人は、これは実際には広い馬力帯域によるものであるにもかかわらず、トルクによるものであると言うでしょう。覚えておいてください-理論的には、エンジンはトランスミッションを介してルーティングされた後、任意の量のトルクを理論的に生成できます。

単純な仮説の例として、典型的な馬力曲線を備えたエンジンAを考え、RPM軸でx2にスケーリングされた同じ正確な馬力曲線を備えたエンジンBを想像してください。エンジンAが5,000 RPMでピークHPを生成した場合、エンジンBは10,000 RPMでピークHPを生成します。エンジンAが2,000 RPMで90 HPを生成した場合、エンジンBは4,000 RPMで90 HPを生成します。

ここで、2：1の比率で摩擦のないトランスミッションを介してルーティングエンジンBを想像してください。これにより、エンジンBが効果的に減速し、トランスミッション変更馬力曲線の機能がエンジンAと同じ回転速度で発生します。エンジンBは、トランスミッションAの後も、エンジンAと同じ正確なトルクと馬力出力を生成します。エンジンBがトランスミッション前のトルクが明らかに少ないという事実。（再び、マークスの数学の素晴らしい説明を参照してください）