エンジンのレッドゾーンについて

Question

エンジンにはレッドゾーンというものがありますよね？
普通、ここまでエンジンを回してはいけないことは知っているのですが、これはなぜなのでしょうか？
私が聞いた話だと「オイルが沸騰するから」らしいのですが、もしそうだとすればオイルが沸騰するとなぜエンジンにとってよくないのでしょうか？
よろしくお願いします。

noname#12265 · Accepted Answer

クルマの設計屋です。

　エンジンのピーク回転数は、専ら吸排気のバルブの共振周波数で決まっています。

　バルブはカムで押されて開きますが、閉鎖方向にはバネの反発力が働いているだけです。
　バネは、それによって押される質量成分（この場合はバルブ）と込みで必ず共振点というモノを持ちます。これは、カンタンに申しますと、ある振動が与えられるとその振動を増幅させて勝手に踊りだす周波数です。

　バルブのバネが共振して踊りだすと、バルブが開いてはいけないタイミングで開いたり、或いは開きっぱなしになったり、更には必要以上に大きく開いてピストンと接触し、バルブが曲がったりピストンに穴を開けたりしてエンジン内部を壊してしまいます。（故に過去には、エンジンの最高回転数を『バルブ・クラッシュ回転数』などとも言いました。）

　尚、エンジンオイルの主な機能（＝潤滑する機能）は、汚れより熱によって、より大幅にダメージを受けます。
　よって、オイルが沸騰するとゆぅ事はオイルの潤滑機能が失われる事を意味しますが、しかしエンジンをレッドゾーン以上に回したからといって、そんなに一瞬で沸騰するとは理論的には考えられません。
　この説の根拠は何なのか、大変不思議です。

satopyon · Answer

＃４の方へ。
加速しているときにレッドゾーンまで回ることはまずありません。なぜならリミッターでオーバーレブを防いでいるからです。
オーバーレブでエンジンを壊してしまうのはシフトダウン時がほとんどです。
たとえば１００ｋｍ／ｈで走っているときにいきなり1速にシフトダウンすると・・・・・というわけです。
壊れ方としては、他の方の回答のようにサージングによるバルブクラッシュがほとんどではないでしょうか。

sailor · Answer

オイルが沸騰するからではありません。エンジン内部に回転や往復運動など複雑な運動をする部分が多数ありますが、これらの運動をしている部分に掛かる力は回転数が高くなるほど大きくなっていきます。たとえばピストンとクランクシャフトを接続するコンロッドですが、ピストンがいっぱいに上がった時といっぱいに下がった時の２回、上下の運動が止まります。高速で上下に動いているものが止まるときには、その反力として非常に大きな力が加わります。そしてこの力は速度が２倍になると２倍では４倍になってしまいます。また、ピストンとシリンダーはオイルで潤滑されながら互いにすべるような運動をしていますが、オイルがその性能を保って金属同士が直に擦れあってしまわないようにするにも、その速度に限度があります。実際エンジンの最高回転数はどんな高性能な高回転型のエンジンでもこのピストンスピードによって制限される場合が多く、高回転型のエンジンほどストローク（ピストンの往復する距離）を短くして同じ回転数のピストンスピードを低く抑えるように設計されます。

このように内部の機械的な要因によりそれぞれのエンジンに最高許容回転数（ここから先がレッドゾーン）が決められています。確かに市販車のエンジンはかなり余裕を持って設計されていますのですぐに壊れるようなことはありませんが、レッドゾーンを越えて回すことはエンジンに多大なストレスを与えることは確かです。場合によってはバルブの動きが異常になり（バルブは開ける時はカムシャフトにより強制的に開けられますが、閉めるのはスプリングの力で行います。あまり高速になると閉めるほうが追いつかなくなる場合があリます。これをバルブサージングといます）ピストンとバルブがぶつかって（バルブクラッシュといいます）しまい、バルブを破損する場合もあります。

単に短時間レッドゾーンに入れてもオイルが沸騰する（沸騰よりもむしろ油膜が保てなくなる）ようなことはありませんが、もちろん長時間無理な運転を続ければオイルが許容温度を超え潤滑性能を保てなくなり、エンジンの焼きつきにいたる場合もあります。

nomatama · Answer

同じく便乗質問です（笑）
普通にエンジンの回転を上げてレッドに入れるのは大した事無いと聞いたことがあります。
エンジン壊すのはシフトダウンやエンブレでレッドに入れる事だと聞いたことがあります。違うのでしょうか？

noname#5269 · Answer

回答でなくて恐縮です。
便乗質問です。
本来はこんなやり取りは駄目だと思うのですが、関係質問ということでお許しください。m(__)m

エンジンのレッドゾーンは余裕をみた数値をしめしているのでしょうか？
それとも本当にレッドゾーンに少しでも針が入るとエンジンにはヤバイのでしょうか？
さらに、エンジンにはレブリミッターなる機能が備わっていますが、その機能が備わっている限り、レッドゾーンは気にしなくても良いことなのでしょうか？
また、安易なシフトダウン等によるエンジンの破壊は考えられるのでしょうか？

上記４点についてよろしくお願いします

mongori · Answer

レッドゾーンというのはエンジンの回転数の上限みたいなものです。それ以上の回転数まで回してはエンジンにダメージを与えることがあります。

エンジンの中ではピストンがシリンダーの中を上下に往復しているのはご存知だと思いますが、このピストンが往復するスピードに限界があるからです。他には給排気バルブも開閉していますがこのスピードにも限界があります。

ピストンは下死点から上死点に行き、そこで一瞬止まってからまた下死点に向かうということを繰り返しています。例えばエンジンが６０００ｒｐｍで回っているとするとピストンは１秒間に１００往復してることになります。

これらの限界の時の回転数がレッドゾーンの始まりです。ですからレッドゾーンが始まる回転数はエンジンによって違います。

レッドゾーンに入ることをオーバーレブといいますが、オーバーレブをするとまず、バルブ系にトラブルが発生します。

バルブを開閉させるバネ（バルブスプリング）が破損すると、ピストンとバルブか接触して壊れます。

現在のエンジンは、レブリミッターが付いているのでいくらアクセル全開にしてもある一定の回転以上回転数は上がりませんが、強引なシフトダウンなどでは簡単にオーバーレブしてしまいますので注意が必要です。

エンジンオイルが沸騰するというのは聞いたことがありませんが（先に冷却水が沸騰してオーバーヒートになります）、油温が上がりすぎると油膜が切れて潤滑性能が落ちますのでトラブルの原因になります。

エンジンのレッドゾーンについて

クルマの設計屋です。

＃４の方へ。

オイルが沸騰するからではありません。

同じく便乗質問です（笑）

回答でなくて恐縮です。

レッドゾーンというのはエンジンの回転数の上限みたいなものです。

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