エンジンは最高何rpmまで回転可能なのですか？

Question

お世話になります。
先日、こちらの質問板で
「エンジンはなぜ不都合なく、吸気、圧縮、点火、爆発、排気のサイクルを繰り返すことができるのか？」
という質問をしたところ、大変多くの方から丁寧に教えていただきました。ありがとうございました。

新たな質問が沸きました。
ガソリンエンジンって最高何rpmまで回転できるのでしょうか？
市販車両のエンジンのカタログ値とか検査の規定値、というくくりではなく、物理的にガソリンエンジンの回転数の向上を追及していくと、どこまで最高回転数なのか、ということです。
　理論上の限界値でもいいですし、車両などに搭載することを無視して純粋に回転数の限界に挑戦することをのみを追求して作ったエンジンの実測値でもいいです。（そんなもの作るエンジニアがいるかどうかわからんが）

通常、自動車のタコメーターの最高値が1万rpmですから、”動力を得ることを無視して回転数のみを上げることに特化したエンジン”を作れば、もう少し上まで上がるでしょうか？

ご回答よろしくお願いします。

MOMON12345 · Accepted Answer

どこまで回転数を上げられるかは、どこまでバルブの追従性を良くできるかです。
小型のエンジン、単車のレーシングモデルなどはかなり高回転まで回せます。
F1のエンジンでも15000回転以上は当たり前という感じです。

出力はトルク×回転数÷716なので、回転数アップは重要です。

吸気バルブや排気バルブの作動角は100度程度です。
回転数が仮に12000回転だとすると1回転に要する時間は5mS(5/1000秒)でしかありません。
この間でバルブが動作するのはその約1/3ですから1.7mSほどです。

バルブと言っても重さも体積もある物体ですから、それをものすごい速さで動作させ、さらにバウンジングなどしないようにしなければなりません。

極論すればバルブサージング（追従不良）が起きないところまでは回転数を上げられる可能性があると言うことです。
そのためには質量を軽くする必要もあり、しかし放熱性や耐久性も必要で、チタンを使った中空のものなどが使われます。

また粘性気体（空気）の吸入はバルブで制限されるのですが、慣性があるために高速なバルブ動に対してシリンダ内への空気充填効率が低下しにくい設計をすることも、高回転化に向けた道です。

kazuof23 · Answer

RC116　50cc 2気筒4バルブ（1966年製）のエンジンスペックがありました、レッドラインは22,500rpmのようです。

the RC116 is a new bore and stroke, now being 35.5 x 25.14 mm. Power output is 16 bhp at 21,500 rpm. This means 320 bhp per litre and a Pme of nearly 16 kg/cm2 ! 
This engine is the most advanced of all the Honda engines. Red line at 22,500 rpm.

bbna10 · Answer

昔ホンダが楕円ピストンエンジンを研究していて理論上最高回転数は28000rpmでしたが、
結局その時は23000rpmまでしか実現できなかったと思います。
多分今の技術でコストとか他のことをすべて切り捨てれば
30000rpmあたりまでは可能だと思います。

ms_axela · Answer

82年頃のホンダNR500というバイク（レーサー）は楕円形のピストンを使い、4ストローク500ccで22,000rpm以上回し130馬力位出していました。
レースに出すことを前提にしてはいましたがかなりの挑戦だったと思います。
このことと現在の材質進化／加工技術／燃焼制御技術等を考えれば4ストロークでも25,000rpmは超えられそうに思えます。

bathbadya · Answer

10万rpmぐらいかな？

バルブのサージングに付いては、数十年もまえに開閉を機械的に行う方法が実現されている。フィアットだったかな？
現状は、設計技術の向上で、スプリング式の方が安価なことで採用されているにすぎない。
また、高回転になれば、バルブ自体も必要無いかも・・

ピストン速度に付いては、４７ｍと記憶しています。
（No.６さんの回答が正しいかも・・）
これは、現状のオイル潤滑の場合の速度。
シリンダのボアを大きくして、ストローク小さくしてやればそれなりに回転は上げられる。
たとえばボアφ100ストローク100のスクエアならボアφ300ストローク10にしてやれば、限界は１０倍にできる。
表面処理技術も向上しているし、この数字には意味が無いかもしれない・・
たとえばダイヤモンドコーティングして蒸気を当ててやれば、従来の油の潤滑はいらないし・・

慣性重量にしても、コストを考えなければ、軽くて強度のある材料を使えば良い。
むかし、ホンダ(日産？)がカーボン繊維をアルミ浸漬した部材を使っていた。
今では、セラミックなどの材料も有るし、ナノファイバーなどもある。

で、後残るのは混合気の燃える時間だなぁ・・

と言うことで、限界は無いんだけど、何となく感覚的に10万rpm

rgm79quel · Answer

＞ガソリンエンジンって最高何rpmまで回転できる？

と言うご質問であれば
現存するエンジンで３万回転などがごく普通に存在ます。

かといって、大きなベンツなどは
そんなに回りませんよね。
せいぜい６千までです。

しかし、バイクのエンジンは２万とか普通に回ります。

なぜか？
それは

１：上下運動するピストンやコンロッドの重量

２：燃焼室の容積、とりわけ深さ

で決定されます。

ピストンやコンロッドには質量があり、慣性が働きます。
ですので、これが大きいと高速で動かす事が出来ません。

燃焼室が大きいと火炎伝播に時間がかかります。

ですので、
ピストンやコンロッドの質量が小さくて
燃焼室容積が小さいと
簡単に高回転回す事ができます。

バイクのエンジンでも
５００ｃｃの単気筒と
２５０ｃｃの４気筒では
最高回転数が３倍位違うのは上記が理由です。

もちろん精度と制御の質を上げれば
よりたくさん回す事が出来ますが
それ以前に１気筒あたりの大きさで
ほぼ物理的に最高回転が決まります。

参考URL：http://store.shopping.yahoo.co.jp/marusan-hobby/os11523.html

ms_axela · Answer

私自身のノウハウでは無いので申し訳ない部分はありますが、面白いサイトを見つけました。

http://phys.dip.jp/cars/engine/piston.html

magurotuna · Answer

ホンダのターボエンジンがF1を席巻したころに自動車雑誌などで見聞きした情報です。ですから今から20年近く前になりますか。
　秒速28メートル（時速にするとちょうど100kmくらいです）というのがピストンが往復運動する限界らしいんです。
　たとえばこれをストロークが40mmくらいの50ccのエンジンで考えると
　２８（ｍ）Ｘ１０００（１ｍは1000mmなので）Ｘ６０（分）÷８０ｍｍ（ストロークの倍で1回転分ですよね）＝２１０００ｒｐｍ
　と計算上はなって、No.４の方の回答につながっていきます。
　さらに小排気量（ということはよりショートストローク）のラジコン用のガソリンエンジンですと４万回転／分するそうですから。
http://allabout.co.jp/gs/radiocontrolcar/closeup/CU20070808E/index.htm
　点火方式等は自動車のそれとはかなり異なりますが、こんな世界もあるということで（わたしラジコンはやりませんのでアナザーワールドです、はっきりいいって）
　ご参考まで、では。

fjdksla · Answer

市販車では、
少し前（昔）にヤマハのフェーザーという250ccのバイクで
16000rpmと言うのが有りました。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A4%E3%83%9E%E3%83%8F%E3%83%BBFZ250%E3%83%95%E3%82%A7%E3%83%BC%E3%82%B6%E3%83%BC

参考までに・・・

yotani0425 · Answer

昔々の話になってしまいますが、１９６０年代ホンダがレーシングバイクでヨーロッパに参戦していたころの５０ｃｃクラス参戦車では、５０ｃｃで４サイクルＤＯＨＣ４バルブ２気筒で２１５００ｒｐｍ、常用回転帯が狭いので（確か１８０００ｒｐｍ以上を保たないとエンストする）確かミッションは１２段というものでクラス優勝していた時代がありましたよ。バルブはマッチ棒ほどの太さで、当時「時計のような精密さ」と評判になったはずです。
このエンジンを５気筒１２５ｃｃにして１２５ｃｃクラスも優勝、２５０・３５０ｃｃクラスは６気筒、５００ｃｃは４気筒で優勝と総なめでしたね。
この頃は、スズキの２サイクル５０ｃｃで３気筒というのもありました。

エンジンは最高何rpmまで回転可能なのですか？

どこまで回転数を上げられるかは、どこまでバルブの追従性を良くできるかです。

RC116 50cc 2気筒4バルブ（1966年製）のエンジンスペックがありました、レッドラインは22,500rpmのようです。

昔ホンダが楕円ピストンエンジンを研究していて理論上最高回転数は28000rpmでしたが、

82年頃のホンダNR500というバイク（レーサー）は楕円形のピストンを使い、4ストローク500ccで22,000rpm以上回し130馬力位出していました。

10万rpmぐらいかな？

＞ガソリンエンジンって最高何rpmまで回転できる？

この回答への補足

私自身のノウハウでは無いので申し訳ない部分はありますが、面白いサイトを見つけました。

ホンダのターボエンジンがF1を席巻したころに自動車雑誌などで見聞きした情報です。

市販車では、

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