エンジンのピストン運動と直列4気筒、6気筒の振動について

えーーと、ボキはこれでも DIRTBIKE RIDERであり(まだほんのちょっとだけ)
メカ屋でもあるので、ちょっとだけエンジンの振動について書いてみようと思う。

良く、4ストロークレシプロエンジンでシリンダが直列置きの場合
4気筒より6気筒の方が振動が少ないと言われていますね。
なぜだか考えたことありますか?
「単純に爆発する間隔が多気筒になる程短くなるから」って
思っていませんか?
半分当たり、半分認識違いです。その考えは。

じゃあ、4気筒エンジンの場合で爆発燃焼したとき4つのピストンは
上に2つ下に2つの位置にあるからバランス取れているでしょ?
じゃあ何故振動があるの?? おかしいと思いませんか?

これは、マジックにひっかかっています。
じゃあ、クランクが90度回ったところではピストンはどの位置にあると思いますか?
上(上死点)と下(下死点)の中間だと思っていませんか?

下の図を見て下さい。(汚い絵だけど勘弁してくらはい。)
eng1.jpg

どうでしょう?お分かり?
90度の位置では、ピストンの行程の中間には無いのですね。
中間の位置より下側にあります。
なぜなら絵でも分かるようにピストンロッドは同じ長さ(L)だから
クランクの分、角度が付くので中間より下側にきちゃう訳ですね。

なので4気筒の場合、バランスが取れているようでも下側にピストンが
あるので下側に重心が動いちゃうわけであります。
なので、振動が出るわけです。

4気筒と6気筒の爆発を簡単な絵にすると
4気筒は
eng4.jpg

6気筒は
eng6.jpg

こうなります。

そうです。4気筒は直線が180度回転をする。
6気筒は正三角形が120度回転(でも60度回転に置き換えられる)

なので一番最初に書いた、どれかのピストンが爆発したときの
他の残りのピストンの位置を考えれば6気筒は理想の位置に
あるということになり、振動が少なくなるわけです。

そうそう、この部分はピストンが上下に運動するので上下方向しか
考えていないのですが、実際には同時爆発していないので
前後の力(横もわずかに)も出てきて複雑な振動になるのですが
一番大きい振動元はピストンの上下運動ですから上記の考えで
ほとんど良いわけです。

4気筒エンジンで サイレントシャフト(振動抑制機構)というのが
ありますが、これは、もうお分かりのはず。
そうです。メカ的に動かして、クランクが90度動いた時に
ピストンが中間点より下にあるのでこれを打ち消すような
(上側に力が働くような)慣性機構なんですよ。

このクランクが90度の時、ピストン行程の中間地点にピストン
があると勘違いしている人結構多いのです。
実は、違うのですよ。

Bye
Dirtbike rider aka JJ1IZW

コメントの投稿

非公開コメント

No title

トルクを出しやすいから3気筒なんですね。おまけに燃費も稼げると。
かみさんのVitzは1300なので4気筒なのです。静かですね~
リグもそうですが、オールマイティーというのは難しいですね。

No title

そうですね。私は、どうも電気仕掛けよりメカ的に解決したくなります。
これは、性格なのかな??
回生エネルギー。。。。。あの時笑った、面接官今頃何やっているのかな?
もう退職しているのか? ボキのことなんかすっかり忘れているんだろうな。。。


3気筒エンジンは残念ながら、振動という意味においては非常に不利になります。
4stエンジンはクランク2回転(720度)で一回爆発ですから、3気筒の場合は
0度→240度→480度 で爆発燃焼となります。(120度間隔にピストンはありますが)
要は、爆発燃焼するピストンが上死点にある時、他のピストンがどこにあるか?ということを
図に書けば良く分かってきます。
結論からいうと、振動は悪いと言えます。しかし、4気筒に比べて、トルクが出しやすい、
構造がシンプルになる、フリクションロスを少なくできる道がある、冷却し易い等の理由
により、燃費が良くなるエンジンを作り易くなります。また、コストも安くできる。
なので、ビッツは3気筒エンジンを採用していると思います。

よって、エンジンは振動だけで決めるものではないということですね。TPOでしょうか?
ガソリンエンジンは圧縮率がディーゼルに比べて低いので、気になる割合は下がりますが
ディーゼルの場合は、4気筒、6気筒の差はかなりあります。その辺は注意事項です。
僕的には、ディーゼル4気筒で直列だったら、バランサーは必須だと思っています。
また、水平対向やV型エンジンだとまた少し違ってきますが、基本的な考えは同じで
ピストン同士の位置関係を考えれば答えはでてきます。

No title

メカとは奥が深いですね
4輪ではコ-ス部会に所属しておりましたが、技術部会の連中の腕にはいつも「脱帽」「尊敬」をしておりました。
実戦の中で叩き上げて来た連中が多い両部会は考え方が「ドライバー」よりでいつも仲が良かったです。

そお言えば話が違いますが
今年のF1では「KERS」(運動エネルギ-回生システム)を採用するとか?
masa-p sanの言われていた減速時のエネルギ-を加速に転換する考え。
(内容は置いといて)
先端の考えをお持ちだったのですね!
敬礼!!!

No title

今度買ったVitzは1000cc三気筒エンジンです。
三気筒の場合はどうなるのでしょうか?
プロフィール

Masayuki Okamoto

Author:Masayuki Okamoto
まさのブログへようこそ!

最新記事
最新コメント
最新トラックバック
月別アーカイブ
カテゴリ
天気予報

-天気予報コム- -FC2-
検索フォーム
リンク
QRコード
QRコード
カレンダー
11 | 2016/12 | 01
- - - - 1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31
今までの閲覧者数:

現在の閲覧者数: