自動車の300km/hと馬力・トルクについて

Question

四輪で300km/h到達するには、概ね500馬力程度が必要だと認識しています。（二輪だとたったの150馬力程度で300行けるんですよね。二輪スゲー笑）
速度のポイントは、主に馬力と前方投影面積による、Cd値も少し関係ある…だったかな。
昔に車雑誌で、140馬力のコンパクトスポーツで200km/hには到達していた記事を読んだ記憶があります。仮にこの数値のみを単純に流用すれば、
速度を1.5倍にする…出力は1.5の二乗倍が必要
140×(1.5×1.5)=315
空気抵抗が低速時と変わらない環境ならば、300馬力を少し越えれば300キロ出せる？ということになりそうです。机上の空論過ぎるか、そもそも根本が間違っているか？σ(^_^;)

今は廃盤のレクサスIS-F、メーカー公称で「最高速は300キロに達する」とされていたようですが、モデルによる多少の差はあれど、だいたい420馬力程度です。最大トルクは51kgくらい。これで300キロに届くものなのでしょうか？Fなんだから、富士スピードウェイでのテストで300キロ出したのかな？

少し違った視点から。
大型トラック等のディーゼルエンジン、8リッターターボで300馬力トルク100kg…くらいのものがあったと思います。
このような出力のエンジンをスポーツクーペまたは高性能セダン等の車体に積み、かなりワイドな最高速仕様のギヤと組ませれば、300馬力程度でも強大なトルクにより時速300キロに届くものなのでしょうか？

Answer 1

280ps時代の少し前、7MとかVG30が花形だった時代だと谷田部で300km/hがトップチューンドの証で、これを出すには350～400psが必要だったな。
（車体は20ソアラ、Z31、FC3Sあたり）
420psあれば（かなりギリギリだろうけど）届いてもおかしくはないです。

市販車フォルムでは300psでは足りないです。
スーパーカーブーム時の300km/hカー、フェラーリ512BBとランボルギーニ カウンタックは両車とも350ps以上、これでも実際は300km/h出ないだのサバ読んでるだの言われてました。

質問者からのお礼コメント

たくさんの回答ありがとうございました。
実体験やそれに近い情報も含め、とても勉強になりました。

ベストアンサーは迷いましたが、一応決めさせていただきたした。
皆さまありがとうございました。

Answer 2

細かいことは他の方が書かれているので経験のみを。

保有していた車でレクサスの数値に近い車だと、４５０馬力、トルク５５ｋｇ程度のポルシェで３１０ｋｍ程度出した記憶があります。
（某テストコースでの計測上）

４００馬力トルク４５ｋｇ程度のポルシェ９９１でも３００ｋｍ超えていますし、他の方が書かれているように４００馬力以下でも計算して車を作れば可能なのでしょうね。
年々進化しているので、理想数値に近づいてゆくことでしょう。

Answer 3

（修正版）
計算してみました。
走行抵抗 F [N] は次の式で表される。
F = R + (1/2)Cd⋅ρ⋅S⋅v²
R：転がり抵抗 [N]
Cd：空気抵抗係数
ρ：流体の密度 [kg/m³]
空気は1気圧 20℃で約1.2 kg/m³
S ：前面投影面積 [m²]
v ：速度 [m/s]

走行抵抗 F のとき速度 v で走るために必要な出力 P [W] は
P = Fv
= Rv + (1/2)Cd⋅ρ⋅S⋅v³

ある車の数値を入れみる。
R = 120 [N]
Cd = 0.27
S = 2.6 [m²]
300km/h = 83.3m/s
とすると
P =120×83.3+(1/2)×0.27×1.2×2.6×83.3³
= 254×10³ [W]
= 254 [kW]
= 345 [PS]

345 PS で 最高速度 300km/h が可能という結果になりました。
ただし、345 PSが出る回転数で300km/h になるような変速比、減速比の設定が必要です。
また、ギア、車軸等のロスは考慮していません。

なお、GT-Rが 485PS/6400 であっても、変速比、減速比、タイヤ径からの計算では、レッドゾーン限界で約318km/h / 7000rpmとなります。
馬力には余裕がありますので、変速比を変えるとすると、計算で 最高速度 337km/h /6400rpm となります。

Answer 4

時速１００キロ以上の速度域において、一番の抵抗源になるのは、
質問者の方の思ってる通り、
空気抵抗だと思います。
だからブカッティは時速４００キロを実現するのに１０００馬力が必要になる。


空気抵抗は
空気抵抗D＝（空気抵抗係数ｘ前面投影面積ｘ速度の二乗）ｘ空気密度ｘ（１／２）で表され、空気密度は大体１、２ｋｇ／ｃｃですから、
ざっくりと、
空気抵抗D＝０．６ｘ（空気抵抗係数ｘ前面投影面積ｘ速度の二乗）
とすればいいと思います。
※（１／２）が式に出てくるのは積分の公式から。

更に空気抵抗係数はその車によって決まっていますし、前面投影面積もその車によって決まってるので、（０.６ｘ空気抵抗係数ｘ前面投影面積）＝ｎ（その車による定数）ってことにしちゃっても問題無いでしょう。
すると、
空気抵抗D＝（ｎｘ速度の二乗）ｋｇの重さが車に加わったのと同等のことになる。

なので、空気抵抗係数＝約０．３、前面投影面積＝（幅）１７００ｘ（高さ）１３５０、時速３００キロ＝約８４ｍ／ｓ
を式に入れて、Dを出し、
Dｘ８４＝必要なキロワットとなりますので、
それをさらに７３５で割ると馬力が出ます。
かなりざっくりですが概ねあってると思います。

計算は・・・苦手ですからやってみてください。


が、ここで一つ大きな問題。
馬力＝トルクｘ回転数ですが、
普通車のエンジンの回転数の上限はせいぜい８０００ｒｐｍ
すると、どうやってもトルクを上げないと馬力は出ない。
トルクを上げるには排気量を上げるか過給しかない。


ということで、大型トラックのエンジンを想定したのだと思いますが、
大型トラックのエンジン１０Lとか１２Lターボとかは確かにトルク１００ｋｇｍあります。
が、エンジン単体で５００ｋｇ位の重さがある。
すると加速が悪くなる。
トルクだけ増やしても、それをホイールスピンさせずに路面に伝えるタイヤはどうするか？の問題もある。
ということで、届かないでしょう。

結局、前面投影面積をどう小さくするか、が馬力よりも関わってくると思います。
計算式を見ると、幅１７００を１４００とかにすると、Dが小さくなるのがわかりますから。

けれどそれを突き詰めると、異様にトレッドの狭い車に大パワーってことになりますから、コーナリングは最悪でしょう。

Answer 5

強大なトルクにより時速300キロに届くものなのでしょうか？

届かないとおもいます

Answer 6

ギヤ比が重要