リミッターカットと最高馬力との関係について

Question

先日、知人らとシャシーダイナモーにて馬力測定を行なったのですが、その測定結果について少し疑問に思ったので質問します。

　測定は停止時からスピードリミッターがきくまでの速度で行なわれていたのですが、測定結果を見ますとトルクは途中でピークを迎え、馬力は180km/hが最高値でその後急速に減少してました。
　180km/hでの馬力の減少はスピードリミッターがきいたためでしょうが、もしスピードリミッターをカットしてタコメーターのレブリミットとなる速度まであげた場合、馬力はもっと上昇すると考えていのでしょうか？
　それとも、馬力のピーク値は速度に完全には依存せず、速度のピーク値とずれが生じるのでしょうか？
　リミッターカットして馬力測定された方やエンジン構造に詳しい方、暇な時にでも回答もらえるとありがたいです。

puu1-2-3 · Accepted Answer

エンジン開発エンジニアです。
どんな車種なんでしょうか？大抵はメーカーのＨＰやカタログにエンジン性能曲線図が載っているはずです。過給圧ＵＰや、カムの交換（含バルブタイミング変更）、点火時期などを大きく変更しない限り、量産車の最高出力発生回転数は大きくずれても５００ｒｐｍくらいと思います。ちなみに、２５℃湿度６０％（標準状態）での出力と思います。
エンジン出力が日々異なるのは気温・湿度の要因が大きいです。その場合は修正式を使って修正馬力を算出します。
エンジンの最高出力は、スロットル全開でエンジン回転数で決まるものですから、ギヤが何段でも変わりはないです（フリクションは違いますけど）。
リミッターは普通、燃料と点火カットを同時に行いますので、最高出力発生回転数以前にリミッター作動車速に至っていれば、カタログ上の最高出力はでません。逆に、カタログ上の最高出力発生回転数を超えて、パワーカーブが頂点からなだらかにが下がっていく場合は、それ以上まわしても出力はでません。レブリミットまで出力が下がるだけです。エンジンは高回転になるほどどんどんフリクションが増大します。

puu1-2-3 · Answer

No.8です。
なるほど、トヨタのサイトはメンテ中なのね（笑）。
性能曲線（エンジン性能・走行性能）を見るほうがいいけれど、
出るか、出ないか、の判断であれば、
このようなページの
http://autos.yahoo.co.jp/ncar/catalog/detail/TO/S091/F002/M004/G001/
以下の項目でも判断できます。
最高出力 200ps（－kw）/7000rpm 
最大トルク 21.0kg・m（－N・m）/6000rpm 
この3S-GEならば、7000rpm付近で最高出力を発生し、それ以上まわしても出力は出ません。
カタログはなくても、ディーラーに行けば新車解説書のコピーくらいくれるかも知れないし、オーナーなら「セリカのすべて」なんて本をオークションで落としてみるのもいいかもしれません。

1143 · Answer

>>ＳＡＢなどではリミッターカット済みの車両は5速、そうでない車両は4速で計測します。これは申し込み用紙に記載されています。

　ダイノパックなら、何速で測定しようが回転上昇カーブを自由に設定（当然アクセル全開で）できますし、内部ロスも測定してキャンセルします。
　けれども、そんな事より、どの様な補正値を入れるかとか、ターボの場合は、インタークーラーをどうやって冷やすか、などという事が大きく影響します。

>>180km/hでリミッターがきいて馬力が下がったので

　普通は、即ギヤを下げて測定しなおします。

blue1200 · Answer

NO３、再度の回答です。

>180km/hから加速が終わる速度まで馬力カーブは上昇していくのではないしょうか？

実際の走行中にリミッターが効くと、作動した瞬間からエンジン出力は上がらず、加速も止まります。リミッター作動後にも、徐々に加速していくと言う事は有りません。
リミッター作動時の走行抵抗と、リミッター作動時の出力がバランスする様な設定になっていますから、作動時の出力でそれ以上の抵抗に打ち勝つ事は出来ないと言う事です。それまで加速してきたのだから、それ以後も勢いで・・・と言う様な疑問だと思いますが、そう言う事にはなりません。それまでの加速が良ければ良いほど、速度低下は僅かに遅くなるかもしれませんが、それ以上に加速する事は有りません。
※野球のボールもそうですよね、手を離れた瞬間が一番早く、それ以降速度が上がる事は有りませんから。
　これは、手を離れた瞬間から、それ以上力が加わらない事によるものです。力が加わらないのに、速度が上がる事は有りませんよね。
※リミッターも似たようなもので、強制的に出力を制限しますから、惰性で加速していく事は有りません。

mars-r · Answer

ＳＡＢなどではリミッターカット済みの車両は5速、そうでない車両は4速で計測します。これは申し込み用紙に記載されています。
ただし、計測器にもよりますが4速測定の方が5速測定よりも若干パワーが上に出力されることがあるようです。
今回、計測したところのスタッフの「何が何でもトップギア測定」という知識不足によって納得のいく計測結果が得られなかったといったところですね。

1143 · Answer

リミッターのカットなどしなくても、１８０キロ以下で最大馬力発生回転数まで回せる、もっと低いギアーで測定すれば良いだけです。

blue1200 · Answer

スピードリミッターとは、文字通り速度の制限をする為の装置です。

車種によって違いは有りますが、一定の速度になったら点火をカットするか、燃料を絞るかによってそれ以上速度が上がらない様になっています。逆に、速度が制限速度に達しないうちは、何の制限も有りません。その為、全開加速中の馬力は最大限発揮したとしても、制限速度に達したところでリミッターが作動しますから、それ以上は出力が上がらないと言う事です。

例えば、リミッター無しで全開加速するとして、３速で最大出力回転数と６速で最大出力回転数では、エンジン出力が同じだとしたら不自然に感じるかもしれません。しかし、それぞれの状態を比べると、３速では加速しており、６速では加速していません。
３速ではその速度で必要とする馬力と発生馬力の差が加速度となります。６速では、最大出力と走行抵抗が拮抗した速度で加速が終わり、定速走行（最高速度で）となります。

要約すると以下の様になるかと思います。
・リミッターカットをしても馬力は上がらない（現状での最大出力相当の速度は出るようになる）
・制限速度（１８０キロ）では、最大出力が出ていない（回転が上がっていない）
・リミッターは速度で制限をするが、その手段は馬力（燃料カット）の制限となる。
※あくまで、制限速度に達した時の制限。

hula-girl · Answer

エンジンの設計段階で性能が決められていますので、それ以上回しても意味はありません。
どの回転域で最大トルク、最大馬力を出すかは設計の段階で決められます。国産車の場合は180km/h以上の速度は実用域としては考えてないでしょうし、一般の走行と高速道路でのスムーズな走行を優先して作られているはずです。
限界以上に回しても吸気が間に合わず、必要量の空気を燃焼室に送る事が出来ません。その為ある回転速度域より馬力とトルクは低下してゆきます。
高速回転型のエンジンにするには、吸気のラインを広げるのが一番ですが、インテークバルブを大きくしてしまうと慣性質量が大きくなって、逆に低速でしか使えない物に成ってしまいます。その為バルブを小さく（軽く）し、数を増やす事により吸入口の面積を大きくすることが出来る多バルブのエンジンが主流に成りました。（16バルブとか24バルブのエンジンが主流になったのはその為です）
各回転速度域での吸気効率や慣性質量、耐久性その他諸々を考え合わせてエンジン（コンピューターを含む）を設計しているので、それらを変更するのは大変難しいと言えます。変にレブリミッターを外して設計以上の高回転に回すと、馬力が出ないばかりか、オイルの潤滑が間に合わなくなったりして焼き付けを起こしたりしますので、やめた方が良いとでしょう。
馬力の計算はトルクに回転速度をかけたものなので、トルクのピークと馬力のピークには、ずれが出ます。
「馬力の計算」
PS＝軸トルク（Kg・m)×軸回転数（RPMＸ2π／(75Ｘ60)
1PS = 75kgm/s
1PS = 0.7335kW
1kgm = 9.8Nm

zxcvbnm99 · Answer

トルクTと仕事率(=パワー, 単位はWやHP)Pの関係は, 
回転数を r とすると r の関数として
　P(r) = T(r)・r　　　(パワー = トルク×回転数)
と表されます。
トルクがピークとなる回転数を r_t とすると，r = r_t で T が極大となるので T'(r_t)=0 (T'(r)は Tのrでの微分)となります。
Pの微分は
　P'(r) = T'(r)・r + T(r)
ですので，r = r_t のとき
　P'(r_t) = T(r_t) ≠0
となり，トルクのピークの回転数とパワーのピークの回転数がずれていることがわかります。
パワーが極大となる回転数を r_p とすると，
　P'(r_p) = T'(r_p)・r_p + T(r_p) = 0
ですので
　T'(r_p) < 0
となり，トルク曲線が下がっているときにパワー最大の回転数がくることがわかります。

リミッターカットと最高馬力との関係について

エンジン開発エンジニアです。

No.8です。

この回答への補足

>>ＳＡＢなどではリミッターカット済みの車両は5速、そうでない車両は4速で計測します。

NO３、再度の回答です。

この回答への補足

ＳＡＢなどではリミッターカット済みの車両は5速、そうでない車両は4速で計測します。

リミッターのカットなどしなくても、１８０キロ以下で最大馬力発生回転数まで回せる、もっと低いギアーで測定すれば良いだけです。

スピードリミッターとは、文字通り速度の制限をする為の装置です。

エンジンの設計段階で性能が決められていますので、それ以上回しても意味はありません。

トルクTと仕事率(=パワー, 単位はWやHP)Pの関係は,

この回答への補足

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