エンジンの気筒数って何本が最適ですか？

Question

エンジンの気筒数って色々ありますが、
価格を考慮しない場合、何本あれば一番スムーズにエンジンを回せますか？

また、Ｖ型、直列、水平対向など気筒の配置方法も色々ありますよね
どれがオススメですか？

2080219 · Accepted Answer

こんにちは。

二昔前は『直列6気筒』が最高にスムースだという答えになっていたのですが、
現在は直列4気筒も以前の直列6気筒並のスムースさですので、
高速道路を日常的に多用するのでなければ、直列4気筒がベストです。

V型はサーキット走行を楽しむのでなければ、直列と比較してあなたの望むメリットはありません。
私は機械設計を学んだ人間ですが、構造上、振動を打ち消すことを重要視したデザインではありません。

スバル車からお選びになるのでしたら、水平対向エンジンはなんら問題ありません。
ただし、低重心化できるという一般論的なメリットはレーシングカーとしての車体設計を想定した上での事柄ですので、
一般的なボンネットに収める限り、補機のレイアウト等の関係で、特段のメリットはありません。

日常の足なら、直列4気筒。
高速道路多様なら、直列6気筒がベターですよ。

昔、友人のV8クラウンに乗せてもらいましたが、あれはあらゆる振動・防音対策を施した別格の自動車でしたので、
V型のでメットは全く感じさせない別物でした。（※時速100kmでもほぼ無音です）
ご予算が許すようであれば、V8クラウンを一度体験為さることを強くお勧めいたします。
※エンジンが高性能という意味ではなく、あらゆる手段を尽くしてV型のデメリットを押さえ込んでいるからです。

ではでは。

loftybridge · Answer

エンジンの評価には、いろいろなポイントがあるのですが、

>何本あれば一番スムーズにエンジンを回せますか？

・・・スムーズということで、振動関連の理論上の性能について回答します。

※エンジンの振動は、大まかに言って1回転で1回発生する回転一次振動、1回転で2回発生する回転二次振動、それにエンジン全体がミソスリの様に動く歳差運動（偶力運動）の3つの振動に注目します。

※一次、二次、歳差運動の全てが理論上ゼロに出来るのは、120degクランクシャフトを持つ直列6気筒と、クロスプレンクランクシャフト（90degクランク)の直列8気筒だけです。
　直列8気筒というのは、最近のクルマしかご存じない方々には馴染みのない配置ですが、ガソリン車が発明された19世紀末以来1940年代末まで、超高性能な高級車やレーシングカーでよく採用されていたエンジン形式です。（デューゼンバーグ、ブガッティ、アルファロメオなど、現在のフェラーリやランボルギーニ、ロールスロイスなどよりも高価で高性能なクルマで直列8気筒エンジンが採用されていました。またハリー・アーメニアス・ミラー、ヴィットリオ・ヤーノ、エットーレ・ブガッティなど当時を代表するレーシングカーデザイナーの多くも直列8気筒エンジンを設計しました。）

※6気筒の倍数であればV型も同じとか、理想的なバランスはV型というご意見もありますが、工学上はそうなりません。
　V型配置では偶力がキャンセル出来ず、歳差運動が必ず発生します。V型が作られたのはエンジン全長を短縮することが目的であり、振動上のメリットは全くありません。（もし車両搭載性を無視して直列12気筒とか巨大な直列6気筒を作ったら、V12気筒よりも振動面ではずっと優れたエンジンになります。同様に直列6気筒よりもV型6気筒が、振動上優れていることはありません。世界中で、完全バランスの直列6気筒が振動上不完全なV型6気筒に代わったのは、衝突安全基準の問題です。エンジンルームの衝突エネルギー吸収空間＝クラッシャブル・ストラクチャ部分を増やす為に、エンジン全長を短縮する必要がありました。）

※他の形式は・・・
　水平対向が最高ということもありません。
　水平対向でも、対向するピストン同士はどうしても若干オフセットしなければならず、その分偶力が発生して歳差運動が起こります。
　またV型に関して言うと、V角度を60degにすると偶力の大きさが均等になり、歳差運動が真円運動となりますが、それでもミソスリ運動する限り振動は発生します。
　水平対向にしても60degV型にしても、要するにシリンダを分割して横に並べると必ず歳差運動が発生するということです。
　振動面では、V型はあまりよくない形式と言えます。

※では直列3気筒は？
　残念ながらV型と同じです。
　6気筒同様120degクランクが使えるので回転ｎ次振動はキャンセル出来ますが、ピストンが奇数だと歳差運動が必ず発生します。（ピストンが奇数だと偶力が発生する以上、直列5気筒も同様に歳差運動をキャンセル出来ません。）
　これは2ストロークエンジンでも同じです。ここで問題としている振動は運動質量が発生しているモノなので､爆発回数で変化するものではありません。
　小排気量のエンジンで3気筒が多いのは運動質量が小さく偶力自体が小さいからで、それはエンジンマウントの工夫で何とかして、それよりも小型軽量が優先しているからに過ぎません。決して3気筒が物理的なバランスが取れているから、ではありません。

・・・直列6気筒のなめらかな振動を楽しむため、かつては1100ccのスポーツカーにさえ直列6気筒が作られたこともありました。
　自動車の歴史上、感性面での性能に優れているメルセデス、BMW、ジャガー、アストンマーチンなどが直列6気筒に執拗に拘ったのは、当然の理由があったワケです。

尚、最後ですが・・・では何故現在、いろいろな気筒数や配置のエンジンであからさまな問題が出ないか？というと。
　運動力学的なバランサーシャフトが実用化されていることも理由の一つです。
　これはカンタンに言うとクランクシャフト＋コンロッド相当の質量を持つダミーシャフトをクランクと反対方向に回してｎ次振動や偶力を打ち消すというモノです。
　実際にはクランクよりもずっと軽量のシャフトをクランクより高速で回していますが、力学的にエンジン内の最も効果的なポイントに配置出来る為に非常に効率よく振動が打ち消せます。
　ただ、計算上のキャンセルポイントに対して誤差なくバランサーシャフトを作動させることは事実上不可能で、どうしてもバラつきが出てしまいますが、しかし実用上問題ないところまで振動を打ち消すことが可能です。
　これは日本の自動車メーカーの偉大な発明品の一つであり（ベース特許は三菱自動車が保有していました。現在は既に権利が切れてしまっている古い特許ですが、かつては例えばポルシェが、944の巨大な4気筒を成立させる為にミツビシに特許使用料を払っていました）、現在でも多くのエンジンに『特に公言することもなく、ヒト知れずひっそりと』使われています。（振動特性的に荒々しく下品なモノにしかならない直列4気筒エンジンで、特に使用例が多いです。）

fxq11011 · Answer

ピストン上死点、下死点の一瞬は力としてはゼロですね、直４の場合はその一瞬が存在します、直６はそれが改善されます。
一方、クランク軸が長くなり。どうしてもねじれが生じます、だから爆発順序も例えば一番端爆発の次は反対側の一番端、もしくは２番目、等に設定しています。
水平対向６気筒は直６に比べクランク軸長は半分？。

whtg001 · Answer

ロータリーエンジンがスムーズそう。V型とかかさ張りそう。信頼性も含めるとSUBARU水平対向。事故ったらエンジンが運転席の下に入り込むので怪我が少ないらしい。

rgm79quel · Answer

４サイクルエンジンの場合
当たり前ですが、直６です。
もしくはＶ１２。
理由は、直６に限り、理論一時振動がゼロになるからです。
他の気筒数では、エンジンがぶれるのでバランサーが必要ですが、適切にバランサーを組み込んでも、直６には遙か及びません。

尚、２サイクルエンジンの場合
同じ理由で直３です。（６÷２＝３なので）
昔２サイクルエンジンは、直３ばかりだったのは、上記理由によります。

一時期、ダブルシックス（Ｖ１２）に乗っていましたが、本当に良かったですよ。

z370 · Answer

直列が一番無難だと思うけど。なので直４かな！

fxq11011 · Answer

４ストロークエンジンは２回転に１回の爆発があります。
爆発が等間隔、ピストンの位置が交互（静的バランス）、が条件。
最低条件は４気筒、ただし４個のピストンすべてが同時に上死点、か下死点、次に述べる条件では不利、６気筒でそれが改善される？。
一方、ピストン上死点での動き、急ブレーキでストップした瞬間に逆方向に急加速しています、ものすごいロスがあります、９０度Vの場合そのとき別のピストンは爆発直後の最高速度になります。
現在はコンピューターシュミレーションが可能なためVの角度にかかわらず、バランサーでいかようにも調整が可能と聞いています。
水平対抗６気筒はバランサーなしで完全バランスします。

irisin · Answer

Ⅴ型12気筒のジャガーとかが良いらしいです。
1Ｌあたり2㎞しか走らないけれども、1度運転すると滑らかさという魅力に
感動するという話があります。

私個人としては、Ⅴ型6気筒のヴィーシックスというエンジンが面白いと
感じました。

kurobob · Answer

奇数筒数で円滑な回転を求めるなら、下記。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%98%9F%E5%9E%8B%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%B3
戦車ではこれ系統のエンジン積んだ奴もありました。
もっともスムーズさだけならロータリーが一番って意見もね。

Peter-Randolph · Answer

6の倍数です。ですから6、12、24気筒、簡易型は3気筒(軽自動車)、でも、FordのV10は非常に優秀です。大型でトルクが必要ならV10がお勧めかと思います。

エンジンの気筒数って何本が最適ですか？

こんにちは。

エンジンの評価には、いろいろなポイントがあるのですが、

ピストン上死点、下死点の一瞬は力としてはゼロですね、直４の場合はその一瞬が存在します、直６はそれが改善されます。

ロータリーエンジンがスムーズそう。

４サイクルエンジンの場合

直列が一番無難だと思うけど。

４ストロークエンジンは２回転に１回の爆発があります。

Ⅴ型12気筒のジャガーとかが良いらしいです。

奇数筒数で円滑な回転を求めるなら、下記。

6の倍数です。

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