車のエンジンのレッドゾーンについて！ 質問です。

Question

それぞれの車でエンジンのレッドゾーン(ここまで回るよ！これ以上は純正状態だとリミッターかかって回らないよ！)があると思いますが、具体的に何でその回転数が決まるのですか？

例えば ホンダの昔のシビックEK9やEG6、FD2
マツダのRX8 スバル インプレッサ GRBなどのような車はレッドゾーンが8000回転？以降じゃないですか

ですが、スズキのアルトワークス(最近のやつ)や
スイスポ(最近のやつ)、トヨタヤリス、トヨタハイラックスなどは7000回転ですよね。
コンロッドの長さ？ですかね？
何によってレブの回転数が決まってるのか回答お待ちしてます！

Answer 1

1番はバルブの追随性ですかね。
バルブスプリングなどの強さで回転が決まると思います。
確かにピストンやクランクなど色々な要素はありますがカムにバルブがついてこれなければその時点でおしまいです。
強くすると摩擦が増えて結果的に燃費など落ちる。

また、車としては、ベアリングの回転数制限もあります。

例えばFRのドライブトレーンでデフのピニオンのベアリングは、ミッションと直結なので、エンジン回転イコールミッション回転、4速直結ならエンジン回転9000回転でデフピニオンも9000回転.5速オーバードライブならそれ以上になるわけで、10000回転まで回せるベアリングってそうそう無い。
カプチーノあたりでF6Aを9500回転回したら、ミッションやデフベアリングの方が参ってしまう。

Answer 2

最近の車が高回転を求めないのは、燃費環境対策から実用域性能（効率）を重視せざるをえないため。
馬力はトルク✕回転数ですが、エンジン設計の諸設定は中低速回転と高回転では効率が相反する事が多く、高回転型にしてパワー稼ごうとすると燃費環境面で不利になるため、上は程々にしてトルクを太らせる方向になったのです。

で、レブ上限を決めているのは
・ピストンスピードの限界（ストローク量）
・吸気充填効率（バルブ総面積、カムプロフィール、マニホールド径・長さ等）
なんですが、これはサチる（リミッター無しでそれ以上回らなくなる限界）上限を決めます。
・ターボならタービンサイズ
小さいと排気が糞詰まりになるので。

レッドゾーンてのは「これ以上回すと壊れるかもしれませんよ」という表示であり、壊れるかもってのは
・バルブジャンプ、サージングによる破壊。
これではないですがSR20はロッカーアームジャンプが高回転化チューンでのネック、なんて場合もあります。
・ピストンのスラスト力や首振りによる異常摩耗、焼付き。
フリクションを嫌ってピストン高を抑えたいのですが、やり過ぎるとこれが出ます。
昨今は燃費対策でピストン高を低くしたがる上に、低粘度オイル採用がさらに拍車を掛けたり。
・たんに諸部品の機械的強度。
コストと重量に相反しますから、無駄に豪華にも出来ません。

コンロッド長は高回転化の要素ではありますが（連桿比で検索）、市販車レベルではあまり気にする部分ではないです。

Answer 3

バルブスプリングで決まります

バルブスプリングが耐えられなくなり遊び始めますと開いてはいけないところで開いてバルブクラッシュするのでその辺りはテストで決めます

硬ければレッドゾーンが上がりますがバルブやシートに当たる衝撃が強くなるためその分消耗が早くなります

Answer 4

ショートストロークエンジンかロングストロークエンジンで高回転向きか低回転向きが変わります。

エンジン1回転で比較すると、ロングストロークはショートストロークより長距離動くためピストン速度が速くなります。高速で動くとコンロッドへの負担が増えるため、高回転が苦手です。

ショートストロークはシリンダーの内径(ボア)が大きいため、大きなバルブが使えます。大きなバルブは高回転では大量の空気が吸えるため高回転が得意です。
高回転まで回せると高馬力になります。

ショートストロークのデメリットは燃焼室が大きいため、熱損失が大きくて燃費が悪く、中低回転ではガソリンが燃え広がるのに時間差があるので低速トルクが減ってスカスカになります。

ショートストロークエンジンはスポーツカー向けで、ロングストロークエンジンは街乗り向きです。

Answer 5

これが全てではありませんが、一般的にエンジン内部のピストンは秒速25～26mが限界です。これよりもピストンスピードが速くなると物理的に壊れます。
しかし、速すぎても無駄が多いのでF1マシンでも秒速24m程度ですし、市販車ならスポーツタイプでも秒速22mくらいです。

国内でも高回転のFD2シビックタイプRを例に出しますが、レッドゾーンは8000回転。
ストローク量と呼ばれるピストンの移動距離が86mmです。ストローク量はエンジン半回転なので、1回転だと172mmとなります。
8000回転×172mm=1,376,000mmとなり、これは1分間のため1秒間にするため÷60をすると約22,933mmとなりmにするため×1000すると約22.9mとなり、これがFD2の純正の状態の最大ピストンスピードとなります。
なのでピストンのストローク量の影響が大きいです。
バイクなんかはこのストローク量が40mmとかだったりするので車以上に高回転なエンジンが多いです。
つまりロングストローク＝低回転でショートストローク＝高回転となります。

Answer 6

エンジンは高回転をして行くと、最高出力以上に於いて重量物の重さに因って、機械的損失が増えて来て、回転を上げて行っても無駄な点が出て来ます・・

其の点がレッド・ゾーンと思っても好いですょ・・其の方が理解し易いです。

Answer 7

エンジンのレッドゾーンは、エンジンの設計や材質、構造などによって決まります。具体的には以下の要素が影響します。

1. コンロッドの長さ：コンロッドが短いとピストンの速度が速くなり、エンジンの回転数が高くなります。
2. ピストンの重さ：軽いピストンは高回転に適しています。
3. エンジンのバランス：エンジンの部品のバランスが良いと高回転に耐えられます。
4. 材質と加工精度：高品質な材質と高精度な加工は高回転に耐える能力を高めます。

これらの要素が組み合わさって、各車種のエンジンのレッドゾーンが決まります。また、エンジンの耐久性を保つために、設計上の最大回転数よりも低い回転数でリミッターが設定されることもあります。

※この回答はOpenAIのGPT-4で作成されており、最新の情報や完全な正確性等を保証するものではありません。