林義正先生、「トルクと馬力」って何が違うんですか、教えてください。

2020/02/24
Motor Fan illustrated編集部

林義正先生

「力」とは、エネルギーを持っているけれどまだなにも結果がもたらされていないもの。「力」によって、物体がある距離を動くとはじめて「トルク」となる。トルクは一般的に移動角θで表される。同じ移動距離もしくは角度でも、移動するスピードが違えば、それは「出力」が違う。同じ「トルク」を発生していても、到達時間が短ければ「高出力」ということ。我々はクルマに乗っている時。たとえわずかな時間でも時間軸でエネルギーを感じている。言い換えればクルマの動力性能を「出力」で認識しているのだ。

レシプロエンジンのトルクは気筒容積でほぼ自動的に決定し、ボアやストロークとは関係ない。ロングストロークでトルクが出る、という迷信は、「同じボアでストロークを増やした場合のことを勘違いしているのでは」と林氏は語る。トルクは排気量でほぼ決まると同時に、超高回転まで回せば慣性吸気で吸入空気量が増え、トルクも出る。

左の仕様では最大トルクは4000rpmで400Nmを発揮し、最大出力は5300rpmで193kWを発生する。右の高出力仕様になると、最大出力は200rpm高い回転数で10kW高く、最大トルクは逆に低くなっているが5500rpmまで発生ポイントが高められている。ターボエンジンなので過給圧でトルクはいかようにも演出できるが、出力を上げるためには、よりエンジンを多く回し、最大トルクも高回転域に寄せなければならないのが一目瞭然。

今度はほぼ同排気量のディーゼルターボエンジン（左）とガソリンターボエンジン（右）との比較。排気量はDEの方が200cc少ないが、ほぼ同等のトルクを発生している。しかしガソリンエンジンが5700rpmで最高出力を発揮するのに対し、DEではその6割程度でしか回せないため、結果的に出力に倍以上の差が現れる。DEは排気量当たりの出力が稼げないので高速走行車には向かないが、代わりにボア径の制約がないため、排気量=トルクはいくらでも大きくすることができる。

出力をトルク×回転数と定義するならば、回転を抑えてトルクで同じ出力を出すことは可能。ただし回転を抑えた分、トルクの発生ポイントも下げなければ意味がない。NAで高回転高出力を狙うには、排気管をタコ足にして排気脈動の転換点を上へ持っていく。回す必要がなければ極端に短い排気管でも構わない。

レシプロエンジンの間欠燃焼による回転変動振動を抑える目的のフライホイールは、トルクには何の貢献もしないばかりか、動力装置としては単なる錘に過ぎない。その慣性モーメントは回転上昇の妨げになるから、振動より出力を優先する高回転エンジンでは、素材を軽くした上に軽め孔を開けて軽量化を施す。

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