2011年01月08日

シリンダー配列とクランク角

年末から、多忙のため更新が滞っておりましたが、
改めて、
新年明けましておめでとうございます。
本年も、よろしくお願い申し上げます。

今回は、ユーザー様のリクエストにもありましたので、表題の内容について書いて行こうと思います。

180度クランクとは、直列2気筒(TYPE2)一方が上死点にあるときには、対する方は下死点にある。すなわち、1回転で交合に上下運動を行うが、燃焼は不等間隔となる。
振動が多いものの、高回転エンジンに向く、EXパイプを結合する際は、不等長になるので、左右排気管の集合部の長さに注意しなければならない。
※:左右が交合に上下するので、低速回転時は左右に圧力差が生じ、運動に合わせて体積が移動するために、大きな圧力変動は無いが、高回転に伴い左右の体積は、徐々に移動しなくなり圧力は左右均圧となる。(2気筒4気筒は同じ)

※このまま、左右に平行になるまで開くと、水平対向と同じレイアウトになる。ピストンは、拍手する動きと同じになるので、水平対向の下死点時は排気量と同じ量で加圧される。
※:ブリーザーがあるので、全量ではありません。また、直列と区別。

360度クランクとは、直列2気筒(TYPE1)一方が圧縮上死点にあるときには、対する方は排気上死点にある。すなわち、2回転で交合に燃焼が行われ、燃焼は360°等間隔となる為に、マフラーは左右対称になる。
180°クランクに比して低回転時の振動が少ないものの、高回転での馬力は得にくいエンジンになる。(低回転時から、排気量と同じ圧力が掛かるため、単気筒と類似)

120度クランクは、3気筒、V6エンジンなどに(一部特殊なエンジンを除いて)多く採用されている。メリットは、4気筒を3気筒化されたエンジンに見られるように、1シリンダー分コンパクトにまとめられ、部品点数も減る。が・・反面、単シリンダー当たりの直径が大きくなるため、4気筒に比してピストンの受圧面積が増え、内圧の抵抗を受けやすくなる。ちょうど、ボアーサイズアップしたときと似た状態となる。

此処で、同じ状態でないにしろ、たとえ話にすると・・
180度クランク=お手玉2個を交合に受け渡した状態と思うと、早さは別にしても受け渡しに余裕があり、個々が別の動作をするのが解る。

360度クランク=お手玉2個を同時に放り上げた状態。当然インターバルは長くなり、同時に同じ行程をこなすことが解る。

120度クランク=お手玉が3個になり、かなりの熟練者で無ければ非常に難しい動作を、見ているだけでも3個それぞれが休み無く、次の行程に移っていることが解る。このことからも、容易に(圧力変動が無い=昇圧しやすい)ことも想像出来る。(フラット6も同じ)

狭角エンジンのVR4・VR6 も幅が狭くなるだけで、クランク角が上述と同じなら、同じ傾向と思って間違いない。

但し、V型エンジンはコンロッドが前後(左右)同じクランクピンに納められているので、V2を例に取ると、不等間燃焼、クランク圧の影響は、シリンダーのハサミ角分のずれが生じるものの、単気筒に近い傾向を示しその角度分、作用時間が長くなる。(DUCATI・VF・SVなど)
V4・V6のように、シリンダー数が増えても、同時に上下運動するピストンがあるので、気筒数の半分の作用と考える。
2011/01/08 記載

ファンネル長さと点火順序