排気量と回転数
MOTO-GPの最大排気量が2007年から990ccから800ccに小さくなったが、回転数限界は近似的に
気筒当たり排気量の1/3乗に反比例する
ので、800cc化に伴い気筒数が少なくなるホンダを除き、高回転化は当然である。この関係に従えば、990cc並列4気筒に対して4気筒のまま800cc化するなら、回転数は(990/800)(1/3)=1.0736倍に増加することになる。2006年型の出力を250PS/15500rpm(変速機出力側、正味平均有効圧:14.66kgf/cm2)、最高回転数17000rpmとし、
1.0736倍は、最高出力時回転数は15500rpmに対して16600rpm、回転数限界は17000rpmに対して18300rpmに相当する。
出力は、回転数、排気量、正味平均有効圧に比例するので、正味平均有効圧を同じとすると、
250 × (800/990) x 1.0736=217PS(/16600rpm)
程度になる。これは単気筒当たりの排気量以外の要因は全く無視した近似式による結果であり、他の要因の差、性能向上を考慮すると、2007年型のMOTO-GPマシンの最高出力は215〜225PS(16500〜17500rpm)程度ではないかと想像する。
以下、この近似式について説明する。 あるエンジンAと、各部の寸法がAの2倍のエンジンBについて考える。回転数が同じとすると、単純に考えてBはAに対して
になる。航空機の世界では「2乗3乗の法則」と言われている。寸法を2倍にすると翼面積は2の2乗の4倍になり、機体重量は2の3乗の8倍(したがって翼面積荷重は2倍)になり、航空機の大きさを制限することになるのである。私は、エンジンでは慣性力を加えて「2乗3乗4乗の法則」と呼んでいる。回転数制限因子を下表左とすると、寸法を2倍にすれば下表右のように回転数を1/2倍にしなければならないことが分る。もちろん、回転数の制限する因子は他にも多い。
「1/2倍」は「1/(排気量比)(1/3)」である。したがって、「回転数は気筒当たり排気量の1/3乗に反比例する」ことになる。もちろん、これはストローク/ボア比が各エンジンによって異なること等、他の様々な因子を全く無視した近似式である。 BMW・M12/6(F-2、富士グランチャンピオン等で活躍:データは1973年)、フォード・コスワースDFV(F-1:データは1974年頃)、1976年型フェラーリ312Bエンジン(312T2に搭載)の諸元と近似式による換算値は次のとおり。
これらのエンジンはストローク/ボア比も全く異なるが、M12/6の出力を元にした3リッター8気筒の換算値はDFVエンジンの実出力に近くなる。3リッター12気筒の換算値は312Bの実回転数とのずれが少し大きいが、312BのデータはM12/6が登場した年の3年後のものであることを考慮すると、その実質的な差は少なくなる。なお、312Bの実最高出力時正味平均有効圧は比較的低い。 |
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