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愛車はレガシィツーリングワゴン 2.0GT DIT spec.B EyeSight
エンジンスペックは、
300PS/5600rpm
400Nm/2000-4800rpm
最終型ツーリングワゴン
最終型ターボモデル
歴代最高エンジンスペック
最後の特別仕様車

シビックタイプRとWRX STIの加速性能比較
(4.トルク計算からクラッチの接触によるエンジン出力伝達量の計算)

ホンダ渾身のシビックタイプRとスバルの象徴WRX STI。

320PSのハイパワーのFFと、308PSの安定性のAWD。

エンジン性能に着目して、加速性能を比較してみました。

今回はMT車ということで、AT車にはないクラッチミートの瞬間までを考慮します。

内容が多く、かなり長編の傑作になりますが、少しずつ解明していきましょう。

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シビックタイプRとWRX STIの加速性能比較

ホンダ渾身のシビックタイプRとスバルの象徴WRX STI。

320PSのハイパワーのFFと、308PSの安定性のAWD。

エンジン性能に着目して、加速性能を比較してみました。

今回はMT車ということで、AT車にはないクラッチミートの瞬間までを考慮します。

内容が多く、かなり長編の傑作になりますが、少しずつ解明していきましょう。

今回は、トルク計算から、クラッチの接触によるエンジン出力の伝達量について考えます。

概要とMTの加速性能比較の難しさについては、

1.概要とMTの加速性能比較の難しさ

AT車の加速性能が馬力によって決定される理由は、

2.AT車の加速性能が馬力で決定される理由

エネルギー保存則からのエンジン伝達出力の計算は、

3.エネルギー保存則からクラッチの接触によるエンジン出力伝達量の計算

をご覧ください。

シビックタイプRとWRX STIの加速性能比較

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出力側クラッチから見る

次に、出力側クラッチを基準に見てみます。

出力側クラッチは、クラッチ面による動摩擦で駆動します。

シビックタイプRとWRX STIの加速性能比較

まずは、出力側クラッチに働く摩擦力によるトルクを考えると、
微小面積$dS$に働く摩擦力によるトルクは、次の式になります。

$t_c=\mu \frac{F}{S}r dS$

これを、クラッチ面全体で積分します。

$ T_c=\int_S t_c dS \\ =\int_S \mu \frac{F}{S}r dS \\ =\int_0^R \mu \frac{F}{S}r 2\pi r dr \\ =2 \pi \mu \frac{F}{S}\frac{R^3}{3} $

ここで、$S=\pi R^2$より、

$ T_c=\mu \frac{FR}{3} $

出力=トルク×回転数なので、
出力側クラッチの回転数uをかけることで、
クラッチ通過後の出力がわかり、以下のものになります。

$ クラッチの伝達エネルギー=\mu \frac{FuR}{3} $

2つの式を比較する。

エネルギー保存より導かれた式

$P-\mu \frac{F(v-u)R}{3}$

クラッチ出力側を基準にトルクから導かれた式

$ \mu \frac{FuR}{3} $

この2つの式は、導き方は違いますが、求めているものはタイヤへの伝達エネルギーであり、等しくないといけません。
そこで、エネルギー保存から求められた式を、次のように変形してみます。

$ P-\mu \frac{F(v-u)R}{3}\\ =P-\mu (\frac{FvR}{3}-\frac{FuR}{3})\\ =P-\mu \frac{FvR}{3}+\mu \frac{FuR}{3} $

つまり、次の関係が成り立てばいいです。

$ P=\mu \frac{FvR}{3} $

これは、エンジン発生エネルギーが、$\mu \frac{FvR}{3}$で与えられることを表しています。

本当に正しいのか、物理的に考えてみます。

次回へ

次回はエンジン出力をクラッチ上の変数で表すことで、
前の記事で定義した「すべり」の物理的な意味を完全に解き明かします。

5.エンジン出力をクラッチの変数で表す

前の記事:3.エネルギー保存則からクラッチの接触によるエンジン出力伝達量の計算

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