ガソリンエンジンは回転数が低いとトルクが小さくて、ディーゼルエンジンは回転数が低くてもトルクが大きい

ガソリンエンジンは回転数が低いとトルクが小さくて、ディーゼルエンジンは回転数が低くてもトルクが大きいのはなぜでしょうか。また、ガソリンエンジンはある程度高回転でもトルクが出るのに、ディーゼルエンジンは2000回転位からトルクが小さくなるのは何故でしょうか。また電気自動車のモーターは低回転のほうがトルクが出て、高回転になるとトルクが小さくなるのは何故でしょうか。

No.9 ベストアンサー 回答者： fxq11011 回答日時： 2020/01/07 11:16

モーターは回転始める直前のトルクが最大です、回転数が上がるにつれてトルクは小さくなります。

※直流モーター、物理的に回転できないモーターに通電すると電流が流れすぎて発火します。
トルクはモーターに流れる電流に比例します。
直流モーターと直流発電機は原理的には全く同じ構造です。
外部からの力で回転させれば、発電機、外部から電流を流せば、モーター、になります。
界磁の磁界の向きが同じとき、同じ方向の回転であれば、発電機として流れる電流の向きとモーターとして流す電流の向きは反対になります。
モーターとして電流を流します、回転を始めると同時に発電機として働きます、発電による電流の向き（起電力）は逆方向になり、一種の抵抗と同じになるので電流は流れにくくなります、だから電流に比例するトルクも小さくなります。
これが、アクセル踏み込むだけで素人でもロケットスタート可能な理由です。
モーター自体、一種、トルクコンバーター（自動変速）の機能を持っています、なので電車なんかには変速ギアがありません。
ディーゼルエンジンは高圧縮による高温で燃料が自己着火します、高圧縮で爆発だから１回の爆発の力が大きいです（回転数無関係で）。
高圧縮だから、その圧縮にも力が必要です、全体が頑丈である必要もあります、そのため高回転は苦手となります。
＞2000回転位からトルクが小さくなるのは
完全気化していない燃料が燃え広がるのに時間を要し、高回転になると排気バルブが先に開けば・・・・？。

この回答へのお礼

大変よくわかりました。ありがとうございます。

お礼日時：2020/01/07 20:32

No.8 回答者： loftybridge 回答日時： 2020/01/07 10:42

>電気自動車のモーターは低回転のほうがトルクが出て、高回転になるとトルクが小さくなるのは何故でしょうか。

　電動機の特性です。これ実は、学校（中学ぐらい？）で習う『フレミングの右手・左手の法則』の知識だけで説明出来ることなんですけどね。
　最大回転数で最大トルクとなる様にすることは、モーターの作動原理上不可能です。

※グラフを書いてみましょう。貼付の図をご参照下さい。
　縦軸をトルク、横軸を回転数とすると、回転数ゼロの時に最大トルクとなり、最高回転数の時にトルクは殆どゼロになります。つまり、縦軸のある1点から横軸のある1点まで、斜めに直線が引けます。（図中A点からB点までの直線です。）
　これがモーターの理論特性で、この特性は変えられません。（実際には、モーター内部の損失や電気抵抗の変化により、直線からやや下に弛んだ『曲線』となりますが、理論的にはあくまでも直線です。）

※なぜこうなるのか？っというと、ちゃんと理由が判っていて・・・『モーターのトルクは内部の磁力の大きさで決まり、磁力は電流の大きさに（ほぼ）比例する』『流れる電流量はモーター内部の抵抗で決まり、起動時＝回転数ゼロの時にモーターの電気抵抗が最低になり、回転数が上がると逆起電力が大きくなって（回転数が上がると『発電機』としての機能が大きくなって）電流が流れ難くなる』などの理由によりますが、まぁこれだけでは何のことだか判りませんよね？とりあえず『モーターのトルク～回転数特性は、貼付図中の斜めの線になる』ということを覚えておいてください。

※実際のモーターでは、このグラフの特性にリミッターをかけています。
　回転数の方は、120Vとか250Vとかその電源電圧でメ一杯回せる制御として構いませんが（回転数は電圧に比例します）、起動時（速度ゼロからの発進時）に無制限に電流を流すと、①数秒でモーターが過熱し、場合によっては絶縁材が燃えたり銅線がメルトダウンしたりする　②超急速放電により、バッテリーが死ぬ・・・などと言う事態が起こるので、電流にリミッターを掛けます。
　この電流のカットは・・・貼付図上の、Cの水平線です。これが電流リミッターの線で、これ以上の電流は流さない＝これ以上のトルクは出さないということを意味します。
　このグラフを見ると、起動時（ゼロ回転数）からトルクがずっとフラットで、最高回転数寸前でトルクが急激に落ち、そして最高回転数ではトルクがゼロになりますよね？
　これが、現実的な動力用モーターで得られるトルク特性であり、電気自動車に限らず世の中にある全ての動力用モーターが、こういう特性になる様に制御がかけられています。
　この、『全域で常に最大トルクが出せる特性』により、実は内燃機関よりもモーターの方がスポーティなキャラクターだと言えます。（内燃機関で言うと自然吸気の大排気量でないと得られない特性です。ACコブラ427の様な、100km/h巡行からホイールスピンさせながら加速するとか、アクセルひと踏みでパワースライドを起してドリフト走行に持っていくとか、笑っちゃう特性もモーターなら簡単に実現出来ます。）

No.7 回答者： かつみ先輩 回答日時： 2020/01/06 13:30

ホンダNの、660ccエンジンは、最大トルクが、2600回転という、低燃費重視の設定。

No.6 回答者： chiha2525 回答日時： 2020/01/06 12:14

パワー＝トルクｘ回転数

私たちが体感できるのは全てパワーです。トルクが太いと言うのも、本当は低回転のパワーが大きいという意味です。ディーゼルエンジンは回転数を上げにくいので、全体のパワーを得るにはトルクを上げる必要があります。ガソリンエンジンは回転数でパワーを稼げるので、比較するとトルクは小さくなります。
レシプロエンジンのトルクは、気筒内でどのように燃料が燃焼するか（燃焼効率が良いか）に依るでしょうから、その辺りを調べれば分かると思います。

電気モーターは、回転数が上がると比例して逆起電力が発生するので、比例してトルクが小さくなるようです。（詳しくない）

No.5 回答者： rgm79quel 回答日時： 2020/01/05 21:03

＞また電気自動車のモーターは低回転のほうがトルクが出て、高回転になるとトルクが小さくなるのは何故でしょうか。

これは間違い、１回転目から全開までトルクは一定です。

No.4 回答者： googoo900 回答日時： 2020/01/05 20:56

ディーゼルエンジンは自着火により燃焼させるため着火遅れがあり高回転には向いていません。

そのためバルタイや吸排気系も低回転向きに設定されているため低回転でトルクが大きいです。また、最近のディーゼルエンジンは必ずと言っていいほどターボがついています。低回転型のターボなので、これも低回転のトルクが大きい要因です。

ガソリンエンジンは高回転まで回るようにするため、低回転から高回転まで対応できる中回転向きのバルタイや吸排気系になっています。そのため低回転ではトルクは小さくなります。

電気モーターは等馬力になる特性を持っています。そのため低回転ではトルクは大きく、高回転ではトルクが小さくなります。

この回答へのお礼

ありがとうございます。ガソリンもやろうと思えば低回転でも高トルクにできるということでしょうか?モーターも等馬力にしなければ、高回転のトルクを上げることもできるのでしょうか？

お礼日時：2020/01/06 06:12

No.3 回答者： asato87 回答日時： 2020/01/05 19:59

まず燃料が違いますね。

ガソリンよりも軽油の方がカロリー（発熱量）が約14％高いので、燃焼時のエネルギーがその分大きいわけです。
次にディーゼルエンジンはガソリンエンジンよりも高圧縮ですから、より熱効率が高くなりパワフルです。
ディーゼルエンジンの方が、燃料カロリーが高く、燃焼効率も高いためトルクが大きくなるのです。
さらにディーゼルエンジンではシリンダーの内径（ボア）をかなり大きくできます。ガソリンエンジンでは100mm位が限界ですが、ディーゼルエンジンでは巨大な（太い）ものが作れます。ですから〇〇リットルというエンジンがディーゼルにはありますよね。
これはガソリンエンジンは点火プラグのある所の一か所から燃焼が始まりますが、ディーゼルエンジンはシリンダー内のいろいろな場所で同時に多発的に燃焼が始まるという燃焼方式の違いによります。
電気はちょっとわかりません。

この回答へのお礼

ありがとうございます。パワーがあるのはわかりましたが、高回転ては何故トルクが低下するのてしょうね。

お礼日時：2020/01/06 06:16

No.2 回答者： quantum 回答日時： 2020/01/05 19:57

ディーゼルの燃料の軽油はガソリンに比べると燃えにくい、燃焼に時間がかかります。

ゆえに、高回転になって忙しくなると目が回ってしまってダウンします。

この回答へのお礼

ありがとうございます。なんとなくわかりました。

お礼日時：2020/01/06 06:14

No.1 回答者： yucco_chan 回答日時： 2020/01/05 19:47

エンジンのトルクの差は、

使用する燃料のエネルギー量の差と圧縮比に差。

ディーゼルが高回転まで回らないのは、
重たいフライホイールを使っているから。

モーターが高回転でトルクが低下するのは、
電機子反作用で電流が低下するから。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2020/01/06 06:14