車のエンジンについて。 例えば3リッターの4気筒とか、1.5リッターの6気筒を聞いたことがありませんが、そういった排気量と筒の数が合わないエンジンには、どのような不都合がありますか。

Answer 1

造る事は普通に出来ますが、振動や
静粛性の問題で1.6L以上は1気筒あたり400cc〜600cc辺りがバランスが取れます。

1気筒あたり500ccあたりが理想で4気筒2.3〜2.5Lあたりの車種は、バランサーシャフトを付けて振動を消しています。

逆に1気筒あたり400cc以下になっても振動が大きくなりますが、現在はエンジンブロックをアルミ合金製とする事により軽くする事で、車体とのマウントで吸収しようとしています。(バランサーシャフトの特許の関係で使用料コストが掛かる)

軽自動車は更に1気筒あたり排気量が約220ccと小さいので、振動の他にノイズも結構します。


過去平成8〜11年式辺りの三菱ランサーに1.6L V6エンジンがあり、気筒休止機構を組み込んだMD機構も
選べました。

MD機構は燃費向上の為に、高速走行時には半分の3気筒止めて残りの3気筒で走ると言う荒技的なエンジンがありました。

ホンダのインスパイアも
2Lと2.5Lの直5エンジンもありました。

大排気量車はコストも掛けられるので多気筒化による振動の押さえ込みも出来ますが、安い軽自動車やコンパクトカーでは難しいです。

よって、殆どは振動と製造コストでは無いでしょうか？

Answer 2

ここでは，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。

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通常，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

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●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。

ご参考になれば幸いです。

Answer 3

概ね！。５で区切りますので２５００であれば５気筒、３０００ならば６気筒となり排気量の小さい場合は気筒数を増やす事は容易にできバイクなどは４００でも４気筒なんかがあるのでわかりやすいかと

一個のピストンの径が大きくなると幅を取るのと高回転に不向きな為

Answer 4

ディーゼルエンジンならシリンダーあたりの排気量は大きいですよ。
大きいものでは1820L/気筒というものも普通にあります。
14気筒で総排気量25480Lです。

Answer 5

簡単に言うと
「１シリンダあたりの適正排気量」というものがあるのだそうです。
自動車用エンジンに使う限りは、エンジンの回転数がある程度制限されるのですが、その回転数の範囲では一気筒の排気量が３００～５００cc程度が効率的に良いのだとか。
ミッションですとか、色々な補器を設計し直して、とんでもなく高回転（または低回転）のエンジンを考えた場合、この「適正排気量」は変化します。

もう一つは設計・製造時のジグや工具などの生産設備にも関わるようです。
まったく排気量の違うシリンダやピストンの設計・製造には今までと違う設備が必要になりますが、それらの設備を新たに揃えるだけの理由が造る方にに見あたらないって事でしょう。

Answer 6

＞そういった排気量と筒の数が合わないエンジン
そういうのを認識不足と言います
1.5ではありませんが1.6LのV6は市販車(ランサーのCB6A)でもありました
F1なら1.5LのV6ターボがあります
ポルシェの944には3L直4モデルがありました
もちろん消えたからにはそれなりの理由があるワケですが｢合わない｣という考えは如何なモンざんしょ？
もっとも｢それなりの理由｣なんてのは殆どが｢コスト対効果｣ですがね(944の場合は928のV8エンジンの片バンク流用＆モデファイだったから その928が製造終了になったのでムリにこのエンジンを使っても対比効果が薄い)