トルクと馬力の違いは何ですか？

非常に基本的な質問-トルクと馬力の違いは何ですか？それはグーグル全体ですが、私は本当に混乱していて、満足のいく答えを得ることができません。私の混乱をお伝えします。

トルクは加速の指標ですよね？そのため、0-60 mphのトルクカーブから車のピックアップを見つけるために使用する必要があります。次に、なぜ馬力曲線が使用されますか。馬力とは何を意味しますか？

最高の走行距離を得るためにギアをシフトする（1〜2から）と言う場合は、10 kmphでシフトし、最大出力を引き出すには22 kmphでシフトします。ユーザーはどちらを使用する必要があり、なぜですか？

どこでトルク曲線を使用し、どこでパワー曲線を使用するのか、本当に混乱していますか？それらの意味は何ですか？ユーザーにとっての車への貢献は何ですか？

パワー<->トルク関係

一般に、パワーとトルクの関係は簡単な式です。

Power[kW] = Torque[Nm] * RPM * π / 30,000

つまり、トルク/パワー図で一方の曲線をもう一方の曲線から常に計算できることを意味します（これもダイナモメーターの機能です）

それで、もしそれらが多かれ少なかれ同じなら、なぜ両方の曲線が常にプロットされるのですか？

この図は、5つの理論上のモーターのいくつかの曲線を示しています。

各モーターのトルクは8000RPMで350Nm（つまり、そのRPMで同じピーク電力）であり、各モーターのピークトルクは450Nmです。

通常のドライバーは路上で最大3000RPMの範囲を使用するため、彼の最良の選択はモーター＃2に続いて＃1です。それらは中程度のRPMで最高の加速を与えます。

モーターが非常に高いRPMで動作するレースでは、＃5を選択することをお勧めします。

この評価は、多かれ少なかれ同じ量を示すため、電力とトルクの両方の曲線で行うことができます。しかし、トルク曲線は、パワー曲線よりもはるかに明確な違いを示しています！

ただし、パワーカーブは、興味深い詳細を示しています。＃4の電力は4000〜5000RPMの間で減少します。もう1つのポイントは、通常、最大電力は最大RPMではないため、RPMが何であるか、およびそのRPMでの動作を知りたいということです。

トルクはある時点でRPMで既に減少しているのに、なぜパワーはまだ増加するのですか？

天井の滑車の上を走るロープを引いて持ち上げる50kgの重量があると想像してください。あなたが努力しなければならない力は、一定の速度でそれを引っ張るときの重量の重力です。50kgはかなり重いため、非常にゆっくり持ち上げます。重量が軽い場合は、必要な力が少なくなり、より速く持ち上げることができます。1/3の時間で25kgを持ち上げるとしましょう。つまり、重い50kgの重りを持ち上げると同時に、合計3x25kg = 75kgも持ち上げることができます。力は時間ごとに行われ、50kgではなく75kgを同時に持ち上げることができるため、力は半分になりますが、力は50％高くなります。

モーターについてもほぼ同じです。RPMが高いと、回転中のトルク（力）が小さくなる場合がありますが、同時に回転数が増えるため、より多くの電力を供給できます。

ギアボックスで何が起こりますか？

前述のように、電力は時間ごとに行われます。電力が節約されるため、モーターシャフトの電力は車輪の電力と等しくなります。上記の式から、モーターとホイールの比率が異なる場合に何が起こるかを計算できます（損失を無視します）。

Wheel_torque = Motor_torque * Motor_RPM / Wheel_RPM

次の図では、BMW M3の6つのギア（365Nm @ 4900RPM; 252Kw @ 7900RPM）のホイールトルクとモーターRPMをプロットしました。

しかし、動力とトルク対速度を引き出すことも可能です。

はい、モーターの365Nmはファーストギアでほぼ6000Nm（4400lb ft）に変換されます。これは、ギア比とホイール寸法の大きな影響を示しています。一方、所定のRPMでの電力は常に同じです。

4900RPM（最大トルク）付近で2番目のギアにシフトすると、ホイールトルクが約50％減少することに注意してください。（そして、3番目に後でシフトするとき、あなたは再び約50％を失います）。

これは、シフトはパワー/トルクの大きな損失を意味するため、すでにパワーが低下していても、レースではできるだけ遅くシフトすることを意味します。（私のプロットの赤い領域は、これを明確にするために最初のギアで4900から最大までのRPM範囲を示しています）。ただし、ゼロから開始する加速コンテストでは、可能な限り高速で高速にすることが重要であり、最後に少し加速してもそれほど重要ではないため、低RPMでの高トルクが役立ちますメートル。

もちろん、現実にはドラッグが存在するため、速度とともに増加します。それを克服する唯一の方法は、より大きな力です。したがって、当然のことながら、出力は最高速度を定義しますが、この例は、出力が50km / h / 30mphの範囲ですでに役割を果たしていることを示しています。

それでは、パワーやトルクで異なる車を比較しますか？

あなたはトランスミッションによるRPM比の大きな影響を見てきましたし、ホイールの円周も役割を果たしています。そのため、モータートルクカーブを見ただけでは2台の車を比較することはできません。これは、複数のモーターオプションを備えた同じトランスミッションの車でのみ機能します。パワーは少し（！）優れています。BMW M3は、遅くシフトするとき、3速ギアで125km / hを超えるほぼ一定の最大出力を提供することに注意してください。

燃費

トルクはまた、1回転中にモーターが行う仕事の尺度です。より正確に：

Work_per_rev[J]= torque[Nm] * 2π

モーターが回転ごとに常に同じ量の燃料を燃やすと考える場合（完全に現実的ではありませんが、OK）、つまり同じ化学エネルギー（仕事）が放出される場合、トルクが最大のときに化学/機械仕事の比率が最適です。そのため、機械はトルクが高いときに最も効率的に動作します。

ただし、最高の燃費は最高の燃費とは異なります。BMW M3の場合：4000RPMではなく2000RPMで運転すると、トルクが340Nmから290Nmに減少します。これはわずか15％の損失ですが、燃料消費は50％削減されます。
そのため、燃費は最高ではありませんが、最高の燃費を得るために非常に低いRPMで運転することをお勧めします。ただし、確実に低RPMで高トルクを得ると、燃費が向上します。

結論

一般に、電力とトルクは同じことの2つの尺度です。モーターの強度です。1つの曲線がある場合は、他の曲線を計算できます。

パワーはレーシング能力と車の最高速度を決定しますが、モーターがより高いRPMに到達すると加速能力も決定します

トルクは、低RPMでのモーターの加速能力をより明確に示しますが、ホイールのトルクはギア比とホイールの寸法に依存するため、比較するのはそれほど簡単ではありません。通常のドライバーは、低RPMで高トルクを望みます。

そして、ここでいくつかの仮定と単純化を行ったことに注意してください。

私のデータについて

BMWのプレスサイトからモーターカーブを入手しました。そして、この（残念ながらドイツ語の）サイトでは、タイヤの寸法、RPMのセット、ギア比（またはカスタム比）のBMWモデルを取得し、ギアのRPMで速度を計算します。私の場合、ホイールの円周は〜2mで、速度は7.5です。12.9; 19.3; 25.6; ギア1-6で30.1および35.1km / h。これにより、特定のギアの特定のモーターRPMのホイールRPMを計算できます。

馬力はエンジンが生成できる電力量（特定の時間にどれだけの作業が行われるか）であり、トルクはエンジンが生成できる回転力の量（どれだけの作業が行われるか）です。2つは非常に複雑にリンクされているため、一方が他方なしで存在することはできません。

いくつかの物理方程式を考える必要があります。

力=質量x加速度

電力=作業完了（トルク）/時間

一方から他方を計算するには、いくつかの回転運動方程式で代用を使用できます。

HP =（2 x pi xトルクx RPM）/ 33000 =（トルク* RPM）/ 5252

一般に、エンジンはピークトルクで動作しているときに最も効率的です（そのため、産業用ディーゼルの動作速度が非常に遅いのです）。トルクは、特に低速での車の加速速度に大きく影響します。HPは、高速でより多くの用途に使用できます。HPを使用すると、自動車が高速を達成し、維持する能力を示すことができます。

例として、非常に低いRPM（わずか数百）で（非常に重い物をゆっくりと動かすために）大量のトルクを生成する船のエンジンと、多くを生成するレーシングバイクのエンジンを比較します。高回転（10〜12,000）での動力（非常に迅速に軽いものを動かす）

トルクは仕事、馬力は仕事率

エンジンのコンテキストでは：

• トルクは、方法を示しくらいエンジンが一定時間内に一定の距離だけ搬送することができる負荷。

• パワーは、エンジンがその距離にわたってその負荷を移動できる速度を示します。

2つの違いを説明するのに役立つその他のいくつかの事項：

• トルクは、車両を停止状態から加速させるものです

  ▲ Torque = ▲ Acceleration
  

  ここでは、空力抵抗力が車両の直線加速度を制限しない唯一の時間であるため、停止という言葉は非常に重要です。これは、低速でトルクが支配的な効果を発揮する理由でもあります-抗力は比較的小さいです。

• トルクは機能します。それは負荷を引っ張ります

  綱引き競技では、同じ最大馬力を異なるエンジン速度で開発する2つの異なるエンジンを備えた2つの同一の車両があるとします。エンジン回転数が低い車両は、他の車両よりも車輪のトルクが大きくなります。これは、綱引き競争で勝つエンジンでもあります。

• ピーク馬力が最高速度を支配します

  Power = Resistive Forces x Vehicle Speed
  

  馬力は、単に力または作業率の測定単位であるため、

  ▲ Horsepower = ▲ Top Speed
  

トルクとは、特定のRPMでエンジンが発揮する力の量です。ギアが同じでギアが同じ2台の車では、2倍のトルクを出す車は正確に2倍の速度で加速します。

馬力は、トルクとRPMから計算されます。低RPMでの所定量のトルクは、高RPMでの同じ量のトルクよりも少ない馬力に等しくなります。

車両を加速するために後輪に到達する力の量はトルクとギアの組み合わせであるため、馬力は重要です。一般的に言えば、車の回転数が高いほど、よりしっかりとギアリングできます。車のギアをきつく締めるほど、一定のトルクで加速します。馬力はトルクとRPMの組み合わせを表すため、実際には、適切に選択された変速比を備えたほとんどの車がどの程度加速するかを示しています。

極端な例を挙げると、非常に高い回転エンジン（フォーミュラ1エンジンのような）があるとします。250 ft lbsのトルクを発生しますが、20k RPMのピーク馬力までトルクを維持し、ほぼ800 hpを生成します。一方、排気量は多いが、レッドラインが比較的低いエンジンがあります。この仮想トルク車は、600 ft lbsのピークトルクを発生し、6k rpmに回転し、600 hpをわずかに超えるとしましょう。より多くの馬力を持つ自動車は、大幅に少ないトルクを作っていることに注意してください。最初のギアでは、高回転車はトルクのある車の3倍しっかりとギアされているとしましょう。高回転車は60mphおよび18000 rpmで、トルクのある車は60mphで6000 rpmになります。これにより、高回転車は実際にこのギアでより多くのホイールトルクを下げるため、より速く加速します。そして、トルクのある車がrpmを使い果たすと、さらに2000 rpmのエンジン速度が残っているので、他の車がシフトしている間、最初のギアで60 mphを超えて加速し続けます。そして、同じドラマがより高いギアでも繰り返されます。より高いHPの車は、よりしっかりとギアされる余裕があるより低いギアにとどまる余裕があるので、一般により速く加速します。

ギアリング-それが馬力が重要な理由です。タイトなギアリングとは、所定の道路速度を達成するために、車がより高い回転を必要とすることを意味します。ロングギアリングは、特定の速度を達成するために車を高回転させる必要がないことを意味します。トレードオフは加速です。そのため、ほとんどの車の最初のギアは非常にタイトで、多くの小型車では毎時30マイルの前に終了します。一方、オーバードライブギアは非常に低い加速を提供することを目的としていますが、高速道路の速度でほぼアイドル状態のRPMを維持し、ガスを節約できます。また、それ以外の場合、同一の車は最終ドライブ比が異なる可能性があり、それが全体の加速と最高速度に影響します。したがって、リア比が3.00の自動車は、リア比が4.10の同じ自動車よりも最高速度までゆっくりと加速します。

可能な限り簡単な用語で：

トルク= Lbs / Ft。エンジンによって生成されるねじれ力の具体的な実際の測定値。

馬力= 任意の構成された作業単位。馬力の単位は、馬が180ポンド強の力で引くことができるという前提に基づいています。

この議論に参加するときにほとんどの人が犯す間違いは、馬力とトルクを独立して考慮することです。ほとんどの人は、それらが独立した無関係な値であるかのように主張します。そうではありません。

馬力=（トルクx RPM）/ 5252

この式は、このページで2番目に重要なことであり、馬力とトルクを等しく別々に考慮する必要があると言っている人はだれもが大幅にオフベースである理由です。問題の事実は、馬力がトルクと別の値の積であるということです-RPM（5252で除算）。それは無関係でも、別々でも、異なっていません。

実際、自動車の馬力を測定するマシンは存在しません。これは人工の数字です。車の性能をテストするとき、トルクは動力計を使用して測定されます。エンジンの性能の尺度はトルクです。馬力は、トルクにRPMを掛けることで得られる追加の数値です。

馬力、トルク、加速の関係

典型的な例え：ポテンシャルエネルギー：トルク：：運動エネルギー：馬力

トルクは動かずに存在できます。仕事をする能力です。
馬力は動いているときのみ存在できます。仕事をする割合です。

エンジンの出力=トルク*速度。

一定の負荷で動作しているエンジンを参照するには、パワーリファレンスを使用して最大パワーを抽出します。
。可変負荷（ギアのシフトなど）で動作するエンジンを参照するには、トルクがより適切です。

曲線：
トルク曲線：エンジンのさまざまな負荷でのエンジン対エンジンrpmによって生成されるトルク。
パワーカーブ：エンジンのさまざまな負荷でエンジンとエンジンrpmによって生成されるパワー。これは、トルク曲線に速度を掛けることで得られるため、これはトルク曲線のシフト+延長バージョンになります。パワートルクカーブの例を参照してください。
燃費曲線は、理解を深めるために上記の曲線に重ねられます。

あなたは、パワー曲線/トルク曲線と燃費曲線の間で混乱しています。

パワーカーブが与えられると、トルクカーブを取得でき、その逆も可能です。
燃費曲線は、重複するグラフとして明示的に提供する必要があります。

これで、いつ何を使用するかが明確になります。
最高の走行距離を取得するには、走行距離曲線に従ってください。
最大電力を取得するには、電力曲線を参照してください。

トルク曲線は、変速機制御システムの基準として一般的に使用され、次に変速するのに最適なギアを判断します。

まだはっきりしない？実際の例を確認する

注：曲線は特定の負荷条件でのみ指定されているため、エンジンの実際の動作は、エンジンの現在の負荷と、立法/排出基準/損傷保護のために課されるさまざまな制限に依存します。