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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。

A 回答 (12件中1~10件)

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。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
F1は15000回転以上ですか すごいですね。

お礼日時:2009/12/01 09:35

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.
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2009/12/02 12:04

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。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2009/12/02 12:04

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。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2009/12/02 12:03

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
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2009/12/02 12:02

>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/ …

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。

補足日時:2009/12/02 12:00
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2009/12/02 12:01

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
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2009/12/02 12:00

 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 …
 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。
 

 
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2009/12/01 14:25

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% …

参考までに・・・
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2009/12/01 14:25

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。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2009/12/01 12:28

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