小学生でも分かるトルクと馬力の話 
(本当に早いクルマとは?)

2010/01: 初版
2016/06: 追記



 7. トルクに関する誤解
  7-1. 燃費におけるトルクの重要性
  7-2. 4気筒エンジンと6気筒エンジン
  7-3. ダウンサイジング
  7-4. ダウンサイジングと燃費←2016/6追記
  7-5. サーキットで早いクルマが一般道でも早いか?
  7-6. ディーゼルエンジン
  7-7. ギヤ比←2016/3追記
  7-8. ディーゼル車VSスポーツカー

第7章:トルクに関する誤解
(4気筒エンジンと6気筒エンジンではどちらが優れているのか?)


7-1. 燃費におけるトルクの重要性


運転におけるトルクの重要性は分かって頂いたと思いますので、ついでに燃費についてもお話ししておきます。

先ずは問題です。

高速道路を時速100kmで走り続けた場合、2000ccと3000ccの同車種のクルマでは、どちらの方が燃費が良いでしょうか?

多分殆どの方が2000ccだと思われるでしょうが、実は3000ccなのです。

実際、過去フェアレディZに同じボディーで2000ccと3000ccがあったのですが、高速クルージングを行うと、明らかに3000ccの方が燃費が良かったのです


フェアレディZ(3代目Z31型)

理由は簡単で、大排気量の方がトルクが大きいので、比較的負荷の少ない100km巡航時においてエンジン回転数を低くできる(燃焼効率の良い領域を長く使える)からです。

また回転数が低いという事は、当然ながら静粛性も高いという事になります。

ただし市街地での一般的な走行においては、負荷の大きな加減速の繰り返し(アクセルとブレーキを踏む機会)が多いため、やはり排気量が大きい方が燃費が悪くなるのは、ご存知の通りです。

なお同じ排気量のエンジンであれば、高トルクタイプの方が回転数を抑えられるので、高速道でも一般道でも当然燃費は良くなります。


7-2. 4気筒エンジンと6気筒エンジン


それでは次の問題です。

同じ車体に、同じ排気量の4気筒と6気筒エンジンを積んだクルマが2台ありました。

さて、どちらが速いでしょうか?

それは当然6気筒エンジンだと答えたら、残念間違いです。

通常同じ排気量のエンジンでしたら、1気筒当たりのシリンダー容量が大きくなる少気筒エンジンの方がトルクを大きくできるので、間違いなく4気筒エンジンのクルマの方が加速が良くなります

その理由につきましては、こちらをご覧ください。

確かに6気筒エンジンの方が回転が滑らかで早いイメージがありますが、最高速度も大差ありません。

実際一昔前にシルキーシックスとまで呼ばれたBMWの6気筒エンジンですが、2000ccクラスの最高出力は150PS/5,900rpm(1998~M52B型)でした。


6気筒エンジンを搭載したBMW 3 Series


ところが、同時期の4気筒エンジン(N42B20A型)も同じ150ps/6,200rpmだったのです。

一方トルクは、6気筒が19.4kgm/3,500rpmで、4気筒がそれより高い20.4kgm/3,750rpmでした。

よく自動車雑誌に4気筒モデルは軽快でキビキビしている、6気筒車は重厚で滑らかな加速とはなはだ観念的な表現していますが、この差は馬力ではなく車重(4気筒エンジンの方が軽い)が軽いのと、このトルクによるものです。

以前のエルグランドに2.5リットルの6気筒エンジンがありましたが、なぜか次期型ではアルファード同様2.5リットルの4気筒エンジンになりました。


この理由は簡単で、重い車体にも関わらずトルクの小さな6気筒を積んだため、満足に加速できなかったことは想像に難くありません。(おそらく多人数乗車時の上り坂では、登板車線以外は走れなかったのではないでしょうか)

また同一の軽自動車に4気筒エンジンと3気筒エンジンを積んだクルマがありますが、同様の理由で3気筒エンジンの方が軽快なのは間違いありません。

となると、一体多気筒エンジンのメリットは何なのでしょう?

確かに回転数を上げて馬力を上げ易いのですが、振動が少ないので、高速走行が滑らかだと思われたら、それも大間違いです。

先ほど理論的には6気筒の方が滑らかと書きましたが、あくまでも理論上の話で、実際に走っているクルマにおいては、積んでいるのが4気筒か6気筒エンジンかなど分かる人などいません

走行中の振動や騒音は、気筒数の違いより、むしろ路面からの振動や、タイヤ音、風切り音、遮音材によるものです。

実際、自称モータージャーナリストに数台クルマに乗って貰って、6気筒か4気筒かパネルテストをして貰えば、正確に言い当てる事など決してできません。

ただし3000cc以上で4気筒となると(その強大なトルクと排気音で)もしかしたら差が分かるかもしれませんが、その様なエンジンは非常に稀(ポルシェ944の最終モデルが4気筒3000ccでした)です。

では多気筒エンジンのメリットは何か言えば、高回転で馬力が稼げる事と、低回転時、特にアイドリング時のブルブル振動が少ない事なのです。

日常で使いきれない最高馬力と、停止中の振動を抑えるために、コストの掛る多気筒エンジンを選択するのは無駄としか言えません。

とういう訳で、2,500ccまででしたら、(妙な見栄さえなければ)迷わず4気筒エンジン、軽自動車でしたら3気筒エンジンが断然お勧めです。

長年バイクを乗り継いでいる方が、最終的に多気筒エンジンよりむしろ単気筒あるいは2気筒のビッグエンジンを好むのも、これが理由ではないでしょうか。


すなわち同じ排気量でしたら、間違いなく少気筒エンジンの方が軽快(加速が良い)で、信頼性も高く、メンテナンス性も優れているからです。

またここ数年の傾向として、2000ccクラスのエンジンで6気筒はかなり少なくなってきましたし、軽自動車においても4気筒エンジンが少なくなってきているのは、その証(あかし)に他なりません。

更に付け加えますと、最近はアイドリングストップ機構が一般的になりつつありますので、これから益々少気筒エンジンが増えていくのは間違いありません。


7-3. ダウンサイジング


そうこう言ってる間に、少気筒エンジンがかなり出回ってきました。

下のBMW 1シリーズは従来4気筒1600㏄がメインエンジンだったのですが、今では3気筒1500ccエンジンがメインです。


4気筒1600㏄ターボから3気筒1500㏄ターボになったBMW 118i

下の比較表をご覧頂きます様に、新旧の差は気筒数と排気量と燃費だけで、それ以外は馬力もトルクも価格まで一緒なのには驚いてしまいます。


さらに都合の良い事に、この118iの外観は新旧全く同じです。

ですので、まさにこの2台のクルマにおいて、3気筒は振動が多いと言い張る無知な自動車評論家達を一同に集めて、是非4気筒か3気筒かの気筒数当てクイズをやってほしいものです。

その結果を見ながら、その昔BMWの6気筒エンジンをシルキーシックスと褒めたたえた根拠を尋ねてみたいものです。

BMWの公式見解は、1気筒あたり500㏄が最も効率的だというのに対して、本サイトも100%同意です。

一方日本でも、従来4気筒2,000㏄エンジンだったホンダのステップワゴンに3気筒4気筒1500㏄ターボが搭載されました。


3気筒4気筒1,500㏄ターボ搭載ステップワゴン

誤記訂正

2017/04


上記記述におきまして、以下の誤記が有りましたので、お詫びして訂正致します。

誤:ホンダのステップワゴンに3気筒1500㏄ターボが搭載されました。

正:ホンダのステップワゴンに4気筒1500㏄ターボが搭載されました。

なおこの誤記によって図らずも気付いたのですが、新型ステップワゴンが低迷している理由は、1500ccでありながら4気筒にした事が大きく影響しているかもしれません。

また、従来V型6気筒エンジンをステータスシンボルにしていたあのクラウンアスリートにも、4気筒の2,000㏄ターボが搭載されました。


4気筒2,000㏄ターボ搭載クラウンアスリート

これはターボを搭載して排気量も抑えている事から、一般的にはダウンサイジングと呼ばれていますが、こと気筒数削減に関してはプロパーセレクション(Proper selection)と呼びたいくらいです。

時代は少気筒エンジンで、(時代遅れの無知な自動車評論家が何と言おうが)今後このトレンドが覆される事は決してないでしょう。


7-4. ダウンサイジングと燃費


ところで、ダウンサイジングの主目的が燃費向上である事はどなたもご存じだと思うのですが、なぜ燃費が向上するかご存じでしょうか?

先に結論をお伝えしますと、ダウンサイジングによって燃費が良くなるのは、エンジンが小さくなる(気筒数や補機類を減らせる)事によって重量や、吸気抵抗、摺動抵抗が低下するためです。

一部には、ターボエンジンだと本来排気するエネルギーを使って空気を圧縮するから燃焼効率が上がり燃費が良くなると思われている方がいらっしゃいますが、これは全くの誤解です。


ターボエンジンは空気を圧縮して詰め込んだ分燃料も多く噴射している

何故ならば、増えた空気の分だけ、燃料を多く噴射して消費しているからです。

空気だけ多くエンジンに取り込んで、それだけで出力がアップする夢の様な内燃機関は存在しませんし、更に空燃比が低下すれば最悪着火しない可能すらあります。

ですので、例えば2000ccの自然吸気エンジンと1500ccの過給エンジンにおいて、同じ150馬力を出力するには、理論上同じだけの燃料が必要なのです。

もっと正確にいうと、圧縮率を高めた事によりシリンダー内の温度が上昇するため、ターボ車の場合自然吸気エンジン以上にガソリンを噴射して、シリンダーの温度を下げているのです。

実際ダウンサイジングのエンジンを搭載しているからと言っても、とてつもなく燃費が良くなっている訳でもない事で分かって頂けるのではないでしょうか。

繰り返しになりますが、ダウンサイジングターボシステムによって燃費が良くなる理由は、(ターボのお蔭ではなく)重量と各種抵抗の軽減という極めて地道な取り組みの結果によるものなのです。

なおダウンサイジングエンジンのもう一つのメリットとして、低速トルクアップがありますので、アクセルを踏む量が減って、もしかしたら実用燃費にも多少貢献しているかもしれません。




7-5. サーキットで早いクルマが一般道でも早いか?


先ほど2,500ccまでならば、迷わず4気筒とお伝えましたが、その昔レースで活躍したスカイラインGTRの雄姿をご存じの方は、やっぱり早いのは6気筒エンジンだと思われるのではないでしょうか?

またそういう方ほど、サーキットで早いクルマを保有したいとの思いが強いのではないでしょうか?

その通り、確かにサーキットで早いのは馬力の稼げる6気筒の高回転エンジンが有利なのですが、ならばそのクルマが一般道でも本当に早いと言えるのかです。

よく考えてみて下さい。

サーキットには、ヘアピンカーブとピットはあっても、一般道に無数にある90度のカーブも無ければ、信号機も横断歩道も無いのです。

本書を最初からお読み頂いた方は分かって頂けると思いますが、高速走行が維持できるサーキット場なら、馬力重視のクルマが有利なのは当然なのですが、数百mごとにストップ&ゴーを繰り返す一般道の場合、断然トルクが重要なのです。

一昔前の話ですが、スカイライン神話に憧れてケンメリ2000GT(直列6気筒)を頑張って購入した方々の偽らざる感想は、長い!重い!遅い!そして燃費が悪い!でした。

すなわち現実には存在しない夢の様な場所(サーキット)でのクルマの優劣など(イメージ向上には大変有効ですが)、はっきり言って一般道では何の参考にもならない(むしろ逆の結果になる)のです。

実際日産もそこは十分に分かっていて、スカイラインGT以外は全て4気筒車を用意しており、当然売れ筋も4気筒車でした。

ところで、左のケンメリHTと右上のケンメリHTのどこかに大きな違いがあるのが分かりますでしょうか?

撮ったアングルが全く異なるのですが、恐らく大多数の方は同じクルマだと思われるのでしょう。

ですが、実は左のクルマは4気筒エンジン搭載のショートノーズで、 右上のクルマは6気筒エンジン搭載のロングノーズで、全長が全く異なるのです。

この長さを一見同じに見せる手法は日産のお家芸で、フェアレディーZの2シータと2 by 2(4シータ)でも似たアプローチが見られます。


上の写真の2台は、一見すると色違いの同じクルマに見えますよね。

ですが左は2シーター、右は4人乗りの4シーターで、全長は200mm以上異なると共に、リアウィンドウの形状と給油口の位置が微妙に異なります。

全長が同じ様に見えるのは、リアウィンドウの後端がいずれも後輪の中心にあるからです。

話がそれましたが、本章の結論としては、(かなり独断的ではありますが)一般道で気持ちよく走りたいのであれば、決してサーキットで早いクルマを選択してはいけないとしたいと思います。

もしくは、一般道での実力を知る上での参考にしたいのならば、サーキットに信号を数本置いて(もしくはピットでのストップ回数を指定して)、レースを行うべきです。

もしそれが実現すれば、従来の殆ど意味のない馬力偏重主義からからトルク重視に、購入者、供給者双方が徐々に変わると思うのですがいかがでしょうか?

自動車雑誌は多数存在していますが、この様な指摘がないのは何とも寂しい限りです。


7-6. ディーゼルエンジン


以上の話をすると、具体的にトルクの大きなクルマは何があるかと思われるでしょう。

トルクの大きなクルマ(エンジン)とは、①大排気量で、②気筒数が少なく、③高回転タイプではない物(ロングストロークタイプ)という事で、どちらかと言えば日本で不人気のクルマを探すとこのタイプになります。

なお、なぜ①~③のエンジンがトルクが大きくなるについては、こちらをご覧ください。

その高トルクエンジンの代表格が、前記しましたディーゼルエンジンです。


なお同じく高トルクの電気自動車については、次の章で述べます。

ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンと違って軽油を燃料としますが、最も大きな違いは、点火プラグがない事とガソリンエンジンより圧縮率が高く、それ故トルクが非常に高い事です。

前述のディーゼルエンジンの性能曲線を再度見て頂ければ、低回転で非常に高いトルクが出るものの、最大馬力も最高回転数も低いという事を思い出して頂けると思います。

ただししつこい様ですが、(普段使わない)最高スピードにおいては劣るものの、一般的な領域においては加速も良く、登りも強く、燃費も良いというのはここまで読んで頂いた方には、十分ご理解頂けたのではないでしょうか?

実際過酷で有名なルマン24時間レースでも、ディーゼル車がこの6年連続で優勝し、ダカールラリーでもディーゼル車が上位を席巻しているのも記憶に新しい所です。


ヨーロッパでディーゼル車が人気なのはこれが理由なのですが、排ガスと振動/騒音が更に改善されれば日本でもこれからかなり普及するかもしれません。


7-7. ギヤ比


以上の話をすると、以下の様な反論があるかもしれません。

確かにディーゼルはトルクがあるかもしれないが、クルマにはたくさんのギヤが付いており、ギヤ比を変える事でタイヤのトルクを変えられるのだから、馬力さえあればエンジンのトルクは重要ではない。


変速ギヤさえあれば、トルクが小さくても構わないのか?

その通りトルクはギヤ比で自由に変える事ができます。

ですから1速で走れば一番トルクが出ます。

ただしそれを言うならディーゼル車も同じで、ギア比を変えればいくらでもトルクを大きくできます。

またプラモデル用のモータにいくら変速ギアを付けても、実際のクルマは決して動かす事はできません。


何が言いたいかと言えば、エンジンのトルクが小さければ、何をやってもエンジンのトルクが大きいクルマには敵(かな)わないのです。

またクルマのトルクで性能を比較するのであれば、エンジン直後の出力ではなくギヤを介したタイヤにおけるトルクで比較すべきとの指摘もあるかもしれません。

確かにその通りなのですが、(バスやトラックと比べる訳ではなく)人が数人乗る程度のクルマであればギヤ比に大差はありませんので、エンジンのトルクで比較してさほど問題はありません。

実際トルクの大きなCX-5(ディーゼル)とトルクの細いトヨタ86を比べてみると、例えば4速におけるタイヤの軸における最終減速比はいずれも4.1と全く同じなのです。

なお極端な事はできないにしても、トルクの大きなクルマは、小さなクルマよりギヤ比を高めに設定し、その分エンジン回転数を抑えられる様にしています。

例えばCX-5のディーゼルエンジン搭載車とガソリンエンジン搭載車を比べると、1割程ディーゼルエンジン搭載車の方がギア比が高くなっています。

また軽自動車はタイヤの径が小さいので(その分小さなトルクで済むので)、この場合も普通車に比べてギヤ比が高くなっています。

さて、前置きが長くなってしまいましたが、最後にこの話をしましょう。(2016/3/5追記)

ここに2台のクルマがあります。

1台はトルクの大きなディーゼル車で、もう1台はそれよりトルクの小さなガソリン車で、トルク以外は似た様なクルマだとします。

そしてガソリン車はギア比を小さくして、タイヤのトルクをディーゼル車と同じにしたとします。

この場合、当然ギア数を増やさなければなりません。

その2台が同時に発進しました。

ディーゼル車は普通の通りにシフトアップしますが、ガソリン車はギア数が増えた事により頻繁にシフトアップしなければなりません。

時速24kmで2速に入れて、時速40kmで3速に入れて、時速55kmで4速に入れて、時速75kmで5速に入れて、、、とそうこうしているうちに、ディーゼル車は遥か彼方に消え去ってしまいました。

これはかなりオーバーに脚色したストーリーなのですが、ギヤ比を換えてタイヤのトルクを同じにすれば、確かに同じ加速度を得る事は可能なのですが、ギア数が増えた事により頻繁にシフトアップしなければならず、その分ロスが発生する事は分かって頂けると思います。


7-8. ディーゼル車VSスポーツカー


これを実証しなければなかなか信じて頂けないでしょうが、例えば以下の3台がシグナルグランプリをした場合、法定速度内までならどれが早いでしょうか?

③ディーゼルエンジンの日産SUVエクストレイル   (トルク36.7kgf・m/2,000回転)
①レシプロ高回転エンジンの本田スポーツカーS2000 (トルク22.5kgf・m/6,500回転)
②ロータリーエンジンのマツダRX-8          (トルク22.0kgf・m/5,500回転)


筆者は、時速40~60kgまではディーゼルの方が断トツに早いと予想しているのですが、皆様(或いは実際)はいかがでしょうか?

さて今までクルマのエンジンについて色々述べてきましたので、次は趣向を変えてクルマに関する雑学についてお話したいと思います。

クルマの剛性や、フォグランプや、更にはワックス掛けに関して、今までの常識と全く異なる主張を展開していますので、もし興味がありましたら覗いてみて頂ければ幸甚です。





第7章: トルクに関する誤解

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第6章: トルクと加速度の関係

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第8章: 雑学






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