No.2671
HOW MANY CYLINDERS?

by John H. Lienhard

今日、シリンダーは何本ある？

では、自動車のエンジンのシリンダーはいくつあるべきなのでしょうか。 私たちのクルマの多くは、4気筒を並べたものか、左右に2～3気筒ずつV字型に配置したものです。 では、なぜこのような工夫をするのだろうか。 なぜ、1本の大きなシリンダーでないのでしょうか？

さて、ピストンがシリンダーの中を行ったり来たりして、クランクシャフトを回転させることを考えてみてください。 2回転に1回、短時間でシャフトを駆動するのです。 私たちの自動車のエンジンは、4ストロークで動いています。 点火すると、ピストンが下に押し下げられる。 そして、上方に戻りながら排気を行う。 次に、空気とガソリンの新しい混合気を吸い込みながら下降する。 最後に、その混合気を圧縮して上昇する。 そしてまた点火し、このサイクルが繰り返されます。

単気筒エンジンは、最初の1ストロークでスピードが上がり、4ストロークサイクルの残りの2回転の間はスピードが落ちる。 そのため、このようなエンジンは揺れたり振動したりすることになる。

そのため、点火と点火の間に大きなフライホイールが必要なのである。 シリンダーとピストンを増やせば、ピストンのコネクティングロッドをクランクシャフトの異なる角度の場所に固定することができます。

カール・ベンツは1885年の最初の自動車に単気筒エンジンを使いました。 フォードの最初のT型エンジンは4気筒を並べたものだった。 1920年代の高級車には、8気筒もの直列型エンジンを搭載したものもあった。 12気筒以上ものシリンダーを並べたエンジンも使われたが、主に大型の船舶用や定置用エンジンに使われた。

もちろん、スムーズに走ることは一つの目標に過ぎない。 シリンダー数が多いほどフライホイールの重量は軽くなるが、製造コストや維持費も高くなる。 そして、コンパクトであること。 デューセンバーグの直列8気筒は、20年代には金持ちの映画スターに愛されていた。 しかし、そのホイールベースは12フィートもあった。 あの野獣を縦列駐車させることを想像してみてください。

その答えがV型8気筒エンジン–2列の4気筒がV字になる–であった。 V字配置は、2つのシリンダーが共通のクランクピンを駆動し、異なる角度位置でそれを押すこともできる。 そして、ここで複雑さが増してくる。 V-4、V-6、フラット4、フラット6などだ。

飛行機は異なる設計上の制約を課していた。 直列エンジンは前面抵抗が少ない。 ライト兄弟は直列4気筒エンジンを使ったが、フライホイールがかなり重かった。 その後、中央のハブから放射状に伸びる9気筒のエンジンが開発された。 ピストンはシャフトを中心に回転し、フライホイールも冷却装置も必要ありませんでした。 しかし、1つ以上の良い選択肢を見つけ、競争相手との間で争いを続けるものもあります。 PC と Mac、クラシックとカントリーミュージックの違いについて考えてみてください。

私はヒューストン大学の John Lienhard で、発明家の頭の働きに興味を持っています。 自動車エンジン、直4、平6、V-8、4ストロークエンジンなどの単語で検索してください。 また、Googleでは、このようなシンプルでわかりやすいサイトが多数紹介されています。 トヨタエンジンはMike Calvert Toyota,Houston,TX.

現存する最古のライトエンジン（New England Air Museum)です。 これは直4である。 外側のピストンのコンロッドが内側の2本と180度位相がずれてクランクシャフトに固定されていることに注目。

横向きに搭載された直4トヨタカムリエンジン。

The Engines of Our Ingenuity is Copyright © 1988-2010 by John H. Lienhard.The Engines of Our Ingenuityは、ジョン・H・リエンハードの著作物です。