エンジンの大きさと耐久性の関係

みなさん、こんにちは

友人から聞いたのですが、同じ車でも6気筒と4気筒でグレードが違う車がありますよね？彼によれば基本的に気筒数が大きくて排気量がおおきいエンジンは長距離運転などで耐久性が高いといいます。

それは本当なんでしょうか？

それでしたら、軽自動車より、乗用車の方が長くもつ。ということになるんでしょうか？（同じ乗り方の場合）

逆にスポーツカーやハイパワーの車は逆に壊れることが多いと聞きますが、これは先ほどの視点からすれば逆の意見になりますよね？

分かる方、意見をいただけると嬉しいです。

No.6 回答者： sailor 回答日時： 2004/12/31 15:22

基本的に大きなエンジンのほうが寿命は長いと考えて差し支えないでしょう。

これはエンジンが運転される状況の違いによるものです。同じ走行状況で運転されても大きな排気量のエンジンのほうがより低回転で運転されることになるため、運転によって生じる磨耗が少なくてすむという理由によります。

エンジン内部に存在する、軸受けやピストンとシリンダー壁などの摩擦面はその大きさにかかわらず、それぞれの部分にかかる力の大きさは、機械的にみてそれほど大きく変わるわけではありません。したがって、同じ時間のうちにどれだけ多くの摩擦の発生（回転数の多さ）があるかで、その磨耗の度合いは決まってくると言っても良いでしょう。したがって同じ出力の状況ではできるだけゆっくりと回転するものの方が磨耗が少ないと言っても良いでしょう。

エンジンを構成している部品の材質というのは小型のエンジンでも大型のエンジンでも基本的に大きな違いはありませんので、単位時間内の摩擦による損耗が小さな物ほど長く性能を維持できるということになります。たとえば毎分１万回転近くの回転数での運転を日常的に繰り返す、スポーツモデルの原付のようなエンジンではどうがんばっても、エンジンのオーバーホールなしに、１から２万キロも走れば相当な性能の劣化が出てくるでしょう。しかし一般の乗用車のように通常の使用ではその半分も回転数を上げることがないエンジンでは１０万キロ程度は十分問題なく動作するでしょう。また、高回転での運転ではその慣性応力によるストレスが各部品の寿命に影響します。慣性応力は速度に比例するのではなく、速度の２乗に比例しますので倍の回転数では４倍になります。このこともできるだけ回転数が低い状態のほうが損耗が少ない理由です。同じエンジンを３０００回転で回すのと６０００回転でまわすのでは部分的には４倍の力が加わっている事になるのです。

スポーツカーやハイパワーのエンジンの場合、できるだけ多くの馬力を確保するために高速回転での出力を大きくする設計になっているので、ファミリーカーのエンジンなどよりは寿命が短いといえます。

ごく大雑把な話ですが、同じ距離を走行する時のエンジンの回転数が少ないエンジンの方が寿命が長いと言えるでしょう。もちろんエンジンの特性を逸脱したような無理な低回転での運転などをした場合にはこの限りではありません。

大型トラックなどのディーゼルエンジン（最大回転数が２０００回転/分程度）では１００万キロ程度は問題なく使えるものも珍しくありませんし、船舶用などの超大型ディーゼルエンジン（最大回転数は１００回転/分程度）では数十年以上の寿命があたりまえです。まぁ、これらは基本設計自体も異なる部分も多くありますが・・・

No.5 回答者： kan3 回答日時： 2004/12/31 10:14

本当、振動が少ないので故障も少なくなる。

＞軽自動車より、乗用車の方が長くもつ

紛れも無い既成事実、且つ設計もそう。

＞逆にスポーツカーやハイパワーの車は逆に壊れることが多いと聞きますが、これは先ほどの視点からすれば逆の意見

その通り、乗り方が荒かったり、性能を出すためにそういう設計になっている。
Ｆ１はホンの数時間しか全力で走れない。

No.4 回答者： inaken11 回答日時： 2004/12/31 09:30

簡単に言うと、大きなエンジンは、ゆるゆると回しても十分な出力が得られ、目的のスピードにすぐに到達できる。

６０ｋｍ／ｈの定速走行も、１５００回転程度で済む。

小さなエンジンはレッドゾーン付近まで回さないと、流れについていけないことがある。
６０ｋｍ／ｈの定速走行も、２０００～３０００回転と高め。

たとえば、おろし金で大根をおろすとき、早くこすると、大根は早く小さくなる。
エンジンも、回転が速いと磨耗も早い。
という理屈です。
メカの摺動部分の磨耗が早いか遅いかということで。

スポーツカーも高回転で使うことが多いから、そういう傾向にあるのかも。

No.3 回答者： tokpy 回答日時： 2004/12/31 08:17

直接の答えでなくてすみません。

耐久性の件ですが，「オイル交換をきちんとしているか」とか，「丁寧に運転しているか」とか，「日ごろからクルマに関心を持っているか」といった要素で，かなり変わると思います。
知っている人は，軽自動車で2万kmオイル交換しなかったため，オイルが乳化してコーヒーのようになってエンジンがだめになったそうです。「○○○のエンジンはすぐ壊れる」と怒っていましたが，使い方が悪ければ壊れやすくなるのは当たり前ですよね。
ただ，オイル交換の例をとって言えば，軽自動車は高回転型のエンジンであり（つまりオイルにとっては負担が大きい），またエンジンオイルの量も普通車と比べて少ないので普通車より早めのオイル交換をする必要があります。だから，1万kmごとに交換しているような人の場合，軽自動車のほうが耐久性が劣ることになるのかもしれません。

No.2 回答者： Flak45 回答日時： 2004/12/31 07:36

＃１　追記です。

気筒数の多い欠点として重くなるということがありますから国産の市販車としては６気筒がだいたい上限です。

の部分

気筒数の多い欠点としてエンジン全体の重量が増えるということがありますから国産の市販車としては６気筒がだいたい上限です。

に訂正。

No.1 回答者： Flak45 回答日時： 2004/12/31 07:34

同じ排気量のエンジンの場合では気筒数が少ないほどシリンダーとピストンは大きなものが必要です。

吸気バルブや排気バルブ、それらを動かすためのバルブスプリングなども大きな部品になります。
エンジンの回転数が同じときには大きなシリンダー・ピストンである場合には移動する距離が長くなります。オイルで潤滑しながらも金属と金属がこすれているわけですのでおのずとその速度には上限があります。
また、部品もある程度の速度以上に動かすと慣性がかかり、正しい動きをしなくなります。

そのため、４気筒エンジンよりも６気筒エンジンのほうが高回転を出すことが可能で、出力も大きくなります。
振動も少なくなりますので乗り心地もいいです。
気筒数の多い欠点として重くなるということがありますから国産の市販車としては６気筒がだいたい上限です。

次に排気量ですが、排気量が大きいエンジンのほうが一定速度で巡航する場合のエンジン回転数が低く済みます。小さいエンジンであって出力が小さくてもギア比で同じ仕事をさせることはできても常に全力に近い運転をせざるを得なくなります。

更に、スポーツカーのエンジンですが、同じ排気量・気筒数でも圧縮比が高くしてあったり、点火時期やバルブタイミングが高回転で有利なように作ってあります。サーキットのような場所で使うのは良いのですが、日常の運転で使用する低い回転域ではエンジンに負担がかかります。また、もともと無理に出力を出すために整備する間隔も短めに想定してあります。

ということで、実用車の排気量の大きな６気筒エンジンが無理なく使うことができ乗り心地も良いので長距離運転時に向いていると言えます。