エンジンの気筒配置と出力特性の関係

こんにちは。
これまでいろんなバイクに乗ってきましたが、恥ずかしながら知らないままでいた
エンジンの気筒配置による出力特性の違いについてご質問させていただきます。

同じ排気量のエンジンで比べた時、一般に
「単気筒、Vツインは低速トルクがある」　とか　「直4だと低速トルクは細いが高回転までよく回る」言われますが、これはエンジンの何の要素が影響してこうした特性に現れているのでしょうか。

例えば直4が良く回るのは往復運動するピストンの慣性の大小が影響してたり、
6気筒だと気筒間で相殺して振動が相殺されたり、という話は時たま耳にするのですが、
出力の、特に低速のトルクの大小について改めて深く考える機会がありませんでした。

何となく、点火(燃焼)の間隔の違いかなぁ、とは思っていますが、
ヤマハさんのクロスプレーンの存在を思い出すと頭がこんがらがってくるのです...。

こんなことも知らずに今までバイク中級者を自称してきた恥ずかしい私に、ひとつご教授いただけますでしょうか。
よろしくお願い致します。

No.3 回答者： fjdksla 回答日時： 2014/05/21 14:20

＃２の方のエンジン内部の抵抗と言う物もそうですが・・・

実際にはボアとストロークの関係が大きく影響しています。
ショートストロークよりロングストロークの方がトルクが大きくなります。
ただバイクでも車でも、その乗り物のイメージがありますので・・・
不釣合いなエンジンは作りません。って言うか作っても売れません。

単気筒の代名詞であるSRですが、
このバイクにショートストロークの高回転エンジンを積んでも売れないでしょう。
また最近のCBR250は単気筒ですが、
これにロングストロークの低速トルクが大きくて・・・って言うエンジンでは売れないでしょう。

気筒数が増えれば回転が滑らかになりますから・・・
4気筒で低速トルクを求めるのも・・・違和感があります。
4気筒で低速トルクの大きな物もできると思いますが・・・（単気筒と比べると抵抗分は減ります）
バイクや車には必要とされないでしょう。

No.2 回答者： CC_T 回答日時： 2014/05/21 13:26

エンジンの回転に対する抵抗ってものがあり、単気筒より２気筒、２気筒より４気筒、と増えるほど、この抵抗成分は増していきますね。

単純に考えても、吸気抵抗、ピストンやシャフトの機械摩擦による抵抗、それからサイレンサの内圧による排気抵抗、そういった抵抗があることでしょう。
低速回転ほどその影響は顕著でしょう。実質、１気筒で複数分の抵抗に打ち勝たなきゃならないのですから。
そんなわけで、気筒数が少ないほど低速でのロスが少ない。

高回転域になってくると、燃焼にようる膨張行程の繋がりの良さがスムーズさに繋がってきます。
単気筒ではシャフト2回転で１回の膨張行程（4ストの場合）ですから、吸入－圧縮－膨張－排気といった１工程の間でシャフトの回転を見ると、角加速度変化が大きい（膨張行程では早く、圧縮工程では遅くなる）。
これが2気筒ならシャフト1回転で1回の膨張行程（４ストの場合）があるので、加速度の変化は半分程度で済み、滑らかに回転が繋がる。
4気筒ならシャフト1回転で2回の膨張行程（４ストの場合）が作れるので、いっそう滑らかに回転が繋がる。
ちなみにV型や水平対抗といった気筒配列、また複数気筒の場合は点火順序というのも、振動の多少に関係してきます。

バイク乗りの人はメカ好きも多いので、いろいろ講釈ページがあるはず…っと
お、さすが。ちょっと探しただけでも通りのよい説明されてるとこありましたよ。
http://former-racer.doorblog.jp/archives/2159982 …
やはりバイクの事はバイク乗りに聞くのが一番ですね(^^;

No.1 回答者： Deathscythe#1 回答日時： 2014/05/21 13:00

V型は2列に並んで交互に点火するため2回に一回力が加わります。

→常に力が加わっているに近いので低速でもパワーが伝わりやすい

単発は一つで賄うため一発のパワーが大きいです
→大きな荷重が一気に来る

直列は同時に4つで力を加えるのでパワーロスが少ないです。
→エンジンに対しての荷重が低い

そのためV型・単発は低速にも強く、直列は高回転でもエンジン負荷が低いからよく回る
のだと思います。

あくまで素人なりに調べた回答ですので合っているかは判りませんが^^;;


で、上記の特性をさらに効率化するためギア費も調整されているのだと・・・