エンジンの気筒数と置き方について

こんにちは。
ずいぶん前に雑誌でエンジンは直列に６つ気筒が並んだ状態（直列６気筒、Ｖ12気筒など）が一番回転がスムーズで高回転まで回る、という記事を読みました。
また、同じところに排気量が同じならば直列６気筒よりも直列４気筒やＶ６気筒の方がトルクがあるということも書いてありました。

そこで質問なのですが、排気量やヘッドの構造が同じ場合気筒数と置き方はどういう風に出力に影響するのでしょうか？
直６よりも直４のほうがトルクがあるというのは１つの気筒あたりの排気量が違うので理解できるのですが、なぜＶ６の方がトルクが発生するのかまったくわかりません。

また、なぜたてに６つ並べば回転がもっともスムーズになるのでしょうか？重さやスペースをまったく無視した場合、直７や直８を作ればもっと回転はスムーズかつ高回転まで回るようになるのですか？

よろしくお願いします。

No.1 回答者： blue_leo 回答日時： 2003/03/13 12:57

Vの方がトルクフルになるというのはクランクが密になっているので動力の

伝導効率がいいからではないでしょうか。

直7や直8というのはないですが高級車に直6、V8、V12、水平対向12などが
あるのを考えると同じ排気量であればエンジンの縦の長さはだいたい4～6気筒分くらいがスムーズなエンジンを作るにはベスト、ということじゃないですかね。

この回答へのお礼

なるほど、確かにＶは直に比べてクランクは半分くらいに短いですね。
その分フリクションロスを減らせると考えれば納得がいきます。

やはり直7や直8はよろしくないみたいですね。

非常に参考になりました。ありがとうございます。

お礼日時：2003/03/14 02:36

No.2 回答者： satopyon 回答日時： 2003/03/13 18:46

直６とＶ６でトルクの出方が違う、というのは判りません。

ごめんなさい。
多分一気筒あたりのボアが広く取れるからではないかと思います。
当然シリンダー数が増えれば、スムーズに回る・・・のではありません。
回転しているものですからダイナミックバランスが崩れていると振動が出ます。これを上手くバランスしているのが直６だといわれています。
Ｖ６になるとその点で振動が出やすくなります。
それではなぜ直列８気筒とかにしないかというと（スペース、重量はさておき）、クランクシャフトが長くなってねじれ振動が出るらしいです。それを回避するためにＶ型になったのでは？と推測します。
Ｖ型でも挟み角（バンク角）の取り方で振動特性が変わってくるので、Ｖ６、Ｖ１２は６０度か１２０度、Ｖ８は９０度、Ｖ１０は７２度が多いです。
最近ではそのあたりの解析が進み、定番の角度以外でも振動を少なくしたり（バランサーシャフトとかオフセットクランクとか）できますので、コンパクト化優先の中途半端なバンク角のＶ型エンジンが出てきています。

詳しいことは忘れてしまっているので自信なしで・・・。

この回答へのお礼

やはり長すぎるクランクシャフトは回転の邪魔になるだけですね。

Ｖエンジンは気筒数によって定番バンク角があるのですか！
初めて知りました。

非常に参考になりました。
ありがとうございます。

お礼日時：2003/03/14 02:40

No.3 回答者： kan3 回答日時： 2003/03/13 20:06

＞なぜたてに６つ並べば回転がもっともスムーズになるのでしょうか？重さやスペースをまったく無視した場合、直７や直８を作ればもっと回転はスムーズかつ高回転まで回るようになるのですか？

あなたのスキルだと、慣性を考慮すると、理解できると思います。

トルクに関しては設計の問題、設計者がそうしたいからで、かかるコスト（ニーズ・パフォーマンス・コストの比）を考えると、バランスがこのあたりになると言うことです。

この回答へのお礼

長すぎるエンジンのデメリットは皆様のおかげで理解できました。
やはり回転バランスにとって慣性は欠かせないものなのですね。

トルクは配置とは関係なかったのですか。
たしかにＶ６エンジンはファミリーカーから高級車、スポーツカーまでカバーしてますので高回転の伸びよりも低回転のトルクを優先した設計にするのが自然ですね。

非常に参考になりました。
ありがとうございます。

お礼日時：2003/03/14 02:47

No.4 ベストアンサー 回答者： bonnnou 回答日時： 2003/03/13 23:44

４ストロークエンジンは、「シャフト」（軸）が２回転する間に、１爆発します。

この１爆発の時にエンジンの「力」が生まれるのです。

６気筒あるという事は、軸が１回転する間に、３気筒から、爆発を得ることができます。
軸が１回転（３６０°）する間に、３爆発させる事ができるのですが、１回転（３６０°）で、３爆発ですから、軸が１２０°回転する毎に１爆発させることができるので、その爆発ごとに、「力」を作ることができるので、なめらかな、「力」を「軸」に加える事ができるわけです。

　４気筒の場合は、軸１回転の時に２気筒の爆発で、爆発と爆発の軸の角度が、１８０°で、対角での爆発で、「ぎくしゃく」、と軸に力が加わってくる事になります。それを、カバーするのが、フライホイール（弾み車）で、この少し重たいものを、ピストンの軸に対しての対角に入れておいて、爆発による力が、無くても、「慣性の法則」で、軸を回すようにしています。

　昔のエンジン飛行機、ヘリコプターのエンジンは、軸の周りにピストンを配置して、滑らかに爆発による力が得られるようにしていました。（星形エンジンと呼ぶと思います）
　高回転なら、このようなエンジンの形になると思われます・・・。

　気筒数を増やす話ですが、この考えでいけば、直１２気筒で、軸１回転あたり、６気筒が爆発し、６０°毎の爆発が得られ、滑らかになるのかもしれません。

　Ｖ配列にすれば、カムシャフトの数や、その他の、エンジンを２個つなげたような配置で、重量も倍に近くなるので、エンジンの重さと、得られる力の、バランスを考える必要があると思います。

この回答へのお礼

なるほど、一回転の爆発回数とそのときのクランクの角度をを考えれば、スムーズさがわかりますね。
だからＶ配列エンジンのバンク角はＶ６、Ｖ12などは60度、という考えになるのですね。

Ｖエンジンはコンパクトで軽そうなイメージがあったのですが、そうではないのですね。

非常に参考になりました。
ありがとうございます。

お礼日時：2003/03/14 02:54