車の気筒数と加速について。

Question

車は4気筒、6気筒、8気筒、12気筒、16気筒とありますが、気筒数が上がってくるに連れて加速にどんな違いが現れるのでしょうか。

(また5･7･9･10･11･13･14･15気筒はないのでしょうか？何故ですか)

どういった状況で高気筒な車が必要になるのでしょうか。基本4気筒で充分だけど、余裕があれば上を目指す感じでしょうか？

(自分も買えるものなら16や12気筒車なんかを所持してみたいですが、ｶｯｺｲｲや自己満足以外に用途はありますか？)

気筒数が高い=馬力が高いですか？

馬力が高いと加速が速い他に何ができますか。
(馬鹿な推測ですが、16気筒のヴェイロンがあれば小型ジェット機なんかを引っ張る能力もあるのでしょうか？)

最後に高気筒で価格が割安な良い車があれば教えてください。

変な質問を並べてしまいましが、回答はできるものだけで構いません。
他にも気筒数に関して重要なことがあれば教えてくださいm(。。)m

Answer 1

1気筒あたりの排気量の大小について簡単に説明し，次に気筒数を増やした場合のメリットとデメリットを説明いたします

大きな排気量エンジンの場合，1気筒あたりの排気量を500ccくらいにします。ここでは，500ccより大きい場合と小さい場合を説明いたします

●冷却損失
500ccより小さいと，排気量に対して燃焼室の表面積が大きくなり，燃焼室内の熱が燃焼室の壁面からおもに冷却水へ逃げます。冷却損失（燃焼室の熱エネルギが冷却水やエンジンブロックへ逃げる損失）が大きくなり，エンジン出力の低下・効率の低下・燃費の低下になります（おもに街乗りなどの負荷の低い場合）。

冷却損失というと，いろいろある損失のひとつと思いがちですが，違います。エンジンの出力（馬力）と同じくらいのエネルギがロスになるのです。例えば

出力：冷却損失：排気損失＝２５：３５：４０ （街乗り程度の負荷の場合）

●充填効率
500ccより大きいと，吸入空気が燃焼室に入るために時間がかかり，結果的に充填効率が落ちます。

●時間損失
500ccより大きいと，燃焼室内の燃焼時間が長くなります。ガソリンエンジンのような点火プラグを使うエンジンでは，点火プラグでの点火から火炎が周囲に広がります。このとき，強いスワール（燃焼室内の横方向の渦）があれば，火炎伝播速度が速くなり，より短時間で燃焼します。燃焼が短時間であるほど，燃焼効率は高くなり，結果的に燃費が良くなります。

●ノッキング
通常，エンジンのボア径（シリンダの直径）の最大値はだいたい85～90mmです。これ以上大きいと，火炎伝播時間がかかり，燃焼室の端の方のガスが未燃のまま終わったり，火炎の到着前に，勝手に燃え出す（ノッキング）がおきます。

ディーゼルエンジンの排気量が大きいのは，燃焼室内のいろいろなところで燃焼がおきるため，火炎伝播時間が不要だからです。

●慣性質量
1気筒あたりの排気量が大きくなると，ピストンが重くなります。これにともないクランク軸をはじめとして部品強度をあげる必要があります。そうなると部品の重量も重くなり，回転部品であれば，大きな遠心力が発生します。そのためそれを支える部品強度も必要になります。

つまり気筒あたりの排気量が大きいほど，高回転化がむずかしいことになります。

●振動
クランク軸のねじり振動についていえば，直列の6気筒が最良です。V8も同じくらい良いレベルです。しかしV6やV10はあまり良くありません。このためV6エンジンの多くは，

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気筒数が多い場合のメリットとデメリットをまとめておきましょう

●多気筒化のメリット
・レスポンスが良くなる … ピストンなどの慣性質量が小さくなりますので、レスポンス（回転数応答性）が良くなります。

・NVH（振動騒音）が改善します … 1気筒あたりの起振力が小さくなるためです。

・高回転により対応しやすくなります … 慣性質量が小さく、しかも点火栓（プラグ）からエンドガスまでの距離が短くなるためです。

・高出力になります … 1気筒あたりの排気量に対する吸・排気弁面積が相対的に大きくなるためです ～ 高回転時（全開加速）にはこの通りです。低回転時（街乗り）には，冷却損失がきいてきて，出力は低くなります

●多気筒化のデメリット
・エンジン体格の大型化 → 衝突ゾーンの確保が困難
・エンジン質量の増大化
・冷却損失の増大化 … 排気量（燃焼室容積）に対して燃焼室表面積が相対的に大きくなるためです。なお冷却損失は、出力とほぼ同じ程度です。つまり燃焼エネルギの23%くらいが動力、35%くらいが冷却損失、残りが排気損失。
・フリクションの増大化 … 摺動部位の長さが増加するためです。
・部品点数の増加
・加工工程の増加
・材料費の増加
・コスト増加

●現状
最近の排気量2.0Lエンジンはほとんど4気筒です。30年前にはすべて6気筒でした。これはバランサーシャフトを使い振動を抑え，冷却損失を低減し，燃費を向上するためです。

●3.5Lエンジンの気筒数
ほぼ500ccが最良なので，6気筒が一般的です。V8にすると，振動はわずかに改善しますが，冷却損失が大きくなり，街乗り燃費が悪化します。
V10にすると，冷却損失とともにフリクションロスが顕著になり，燃費はさらに悪化します。また回転バランスがとれないので，振動も大きくなります（スポーツ車はその振動が楽しい）。V10でバンク角の標準は72度ですが，排気干渉やエンジン横方向寸法を考慮して，別の角度を選ぶ場合があります。

●気筒数と加速の関係は？
気筒数が多いほど，ピストンの慣性質量が小さくなるので，レスポンス（高回転域までの到達時間の短さ）が良くなります。これにより加速が良くなります。しかし冷却損が大きいので，燃費は悪化します。

●奇数気筒は？
エンジンの回転トルク変動が大きくなります。また点火時期が不均等になったりします。このため3気筒，5気筒，10気筒以外の気筒数はマスプロ化されていません

ご参考になれば幸いです。

質問者からのお礼コメント

みなさん回答ありがとうございました。
どれもとても参考になりました。
いい勉強になりました。

Answer 2

エンジンは色々な理論の上に成り立っていので、一言では説明が難しいのですが？。

車は4気筒、6気筒、8気筒、12気筒、16気筒とありますが？。
＊現在のエンジンは！往復運動を回転運動（力）に変えています（ロータリーＥは別）。
力の方向を変えるにはロスが出ます、ロスを最小限に抑えるには回転がスムーズで在る事です。
スムーズに回転させるには？回転させる力を分散させればいいわけで其れが気筒数となります。
円の一回転は３６０度ですから、３６０が割れる数字が理想気筒数となります。
１気筒（芯がずらしてある）２気筒（１８０度）３気筒（１２０度）４気筒（９０度）６気筒（６０度）８気筒（４５度）など。
もちろん！何気筒あっても一気筒の往復運動を連続して行い回転運動（力）を生みます。
気筒数が少ないエンジン（１・２気筒）は力を出す為に太目のシリンダーでロングストローク（低速トルク）になり、多気筒エンジンはショートストロークが多く（高速トルク）となります。

気筒数が上がってくるに連れて加速にどんな違いが現れるのでしょうか？。
＊エンジンが小さい割に回転がスムーズで高馬力が出せ、車体も軽く出来走り（加速）も良くなります。
５気筒は国産車にも有りましたが、ヨーロッパには現在も在ります。
馬力が高いと加速が速い他に何ができますか？。
＊馬力が大きければ、大きな仕事（物を動かす）が出来ます（大型船・飛行機・建設機械など）。
最後に高気筒で価格が割安な良い車があれば教えてください！。
＊諸外国のは判りませんが？日本では８気筒が最高レベルではないでしょうか、日本の車は４・６気筒で諸外国の多気筒車に劣りません、６気筒有れば十分です。

Answer 3

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AC%E3%82%B7%E3%83%97%E3%83%AD%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%B3

シリンダーの気筒数の表があります。ご覧ください。

速さや性能・燃費などさまざまな理由で
エンジンを開発されてきました。
進化というやつですｗｗ

気筒数を増やすことによって
スムーズなエンジン回転ができるようになり
排気量が増えることで速度も加速もよくなります。

車は自分にあったものが一番！
無理して高級車買うものではないｗ

Answer 4

同じ排気量で、気筒数だけが増えた場合。
1気筒あたりの排気量は小さくなります。
しかし、1回1回の小さな力がくわわるため、回転力は増します。

たとえば、自転車を思い出してください。
気筒数でたとえれば、2気筒です。
左右交互に踏むからこそずっとまわり続けるわけですよね。
片方のペダルに両方の足を乗せてペダルを踏んだらどうなるでしょう。
踏む瞬間の力は強いですが、踏み終わった時には力がなくなってしまいます。
言葉で表すのがちょっと難しいですが「ぐわん。ぐわん・・・」というように、力がかかっている時と、かかっていない時の差が激しくなります。
左右両方のペダルを交互に踏むと、1回毎の力は片足分ですが、片方が力が抜けたときにもう片方が力を発揮してくれます。
結果としてスムーズに踏み込めるようになります。



多気筒化は、1回毎の力は弱くなってしまいますが、「どこかの気筒が力を出してくれている」状態になります。
つまり、回転としてはものすごくスムーズでなめらかになり、力が抜けている瞬間が短くなります。
スムーズな回転は高回転型のエンジンを作る上で、重要な要素となります。


＞＞(また5･7･9･10･11･13･14･15気筒はないのでしょうか？何故ですか)
無いわけではありません。
自動車用エンジンとしては、5気筒や10気筒は実用化されています。

他の気筒数は、技術的に作れないわけではないです。
自動車用以外を探せばあります。
多気筒化した場合、V型レイアウトを使うことが多く、2で割り切れないのは作るの面倒ってのが1つの理由としてあります。
また、エンジンを設計するうえで、全くのゼロからの状態から設計するよりも、過去に設計したものを流用したほうが楽ってことがあります。
たとえば、単気筒の設計を単純に倍にして。さらに倍にして・・・とすれば、おのずと
単気筒、2気筒、4気筒、8気筒、16気筒。・・・等の倍々の気筒数が「設計しやすい」というのも理由としてあります。
単気筒を倍にした2気筒のエンジンに単気筒をくっつけて3気筒、6気筒、12気筒・・・

あとは、もちろん、車体の設計上。エンジンの積み込むスペースを考えた場合にさまざまな制約がありますので、一概にエンジン単体だけの事を考えて設計するわけにもいかないというエンジニア同士の綱引きもあります。

Answer 5

自動車用エンジンのシリンダ容積のひとつの目安として1シリンダーあたり500ccってのがあります。
詳しい話は割愛しますけど、市街地走行するのにちょうどいいトルク、ちょうどいい馬力を発生しやすいのがこの辺で、4気筒だと2000ccクラスのエンジン、6気筒にすると3000cc12気筒にすると6000ccになります。

排気量を大きくすると、それだけたくさんの燃料を運動エネルギーに換えることが出来るので、パワーが上がります。排気量を多くするためにはシリンダーの容積との兼ね合いで気筒数を増やして対応するのが一般的になってます。
例えば2000ccで6気筒のエンジンだと1シリンダー当たり333ccになるので、確かに滑らかな回転フィーリングにはなりますが1シリンダー当たりのピストン面積が減るのでトルクが弱くなります。逆に4000ccの4気筒とかにしてしまうと、1つあたりの部品が大きく重くなり、またシリンダ容積が大きくなるので点火から火炎がシリンダ壁面まで到達するのに時間が掛かるので、高回転化が難しくなり、よってパワーが出せなくなります。

気筒数に奇数が無いのは、回転バランスの問題です。
無いわけではありませんが。