エンジンの耐久性

質問

大よそ理解できない世界なのですが、一般的な乗用車でもエンジンが3000回転/毎分とかで動いているのですよね。
1秒間に50回転、4サイクルとして、1秒間に25回も爆発を起こしている機械が、なぜ壊れないのでしょう??
壊れないにしても、クランク室やシリンダヘッド、バルブやプラグ、各回転部等に大変な負荷がかかって、数百キロも走ると寿命が来てもおかしくないように思えるのですが、実際はオイル交換だけで10万キロも走ったりします。
回転数にすると天文学的な数字になると思いますが、鉄ってそんなに丈夫なのでしょうか?
あのような大きいパワーを出力する、なおかつ精密な機械がそんなに長い間壊れないことが不思議でなりません。
なんか漠然とした質問で申し訳ないですが、どなたかご教示いただけると嬉しいです。

回答No.5

BERSERGA · ベストアンサー

自動車整備士２０年以上やってますが、正直、頭ではわかっていても感覚的にはいまだにピンときません。(笑)
昔乗っていた２５０ｃｃ４気筒のバイクなど、平気で15000rpmとか回っていたわけです。
１秒に２５０回転ですよね。
１回転が0.004秒ですね。
計算ではそういう数字になるんですよ。
理論も構造もわかってるんですよ。
でも、あのシリンダーの中で、そんなとてつもない勢いでクランクやピストンが動いている、というのは未だにイメージとしてはつかめません。(笑)
ターボチャージャーなんて、タービン１０万回転ですよ。
想像つきません。
実際には、クランクシャフトもカムシャフトも、ブロックやヘッドと直接接触していません。
クランクシャフトとメタルの間のごくわずかなクリアランスの間にエンジンオイルを供給し続けて、そのオイルの油膜に浮き上がった状態で回転しています。
（全く接触しない、というわけではありませんけどね）
また、摺動部は、極めて高精度な表面処理がされて、摩擦抵抗を減らすようにしています。
もちろん材質も、熱や摩擦に耐えるだけの物が使われています。
それでも、まともに金属同士がこすれ合った状態で回転していたら、あっという間に摩擦熱で焼き付きます。
だから、オイル交換は重要なんですよ。
全然交換してなくてドロッドロのオイルや、極端な安物で質の悪いオイルを使っていると、まともに油膜が維持できなくて、アイドリングくらいは耐えられても、高回転・高負荷で焼き付くわけです。
長年整備士やってると、高熱で青紫色に変色した焼き付いたクランクシャフトやら、焼き付いた衝撃でヘシ折れたコンロッドがブロック突き破って飛び出してたりするのやら、いろいろ見てきてます。
ああいうの見ると、やっぱりとんでもない勢いで回ってるんだなぁ、と思いますね。
昔、中学生くらいの時、伊豆で遊覧船に乗ったのですが、その時、なぜか機関室のドアが開いていました。
中にはおそらく重油ディーゼルと思われる巨大なエンジンがありました。
回転数が低いので、バルブカバーなんてついていません。
むき出しのプッシュロッドやロッカーアームが、目で見てわかるくらいのスピードで、チャカポコ動いていました。
（おそらくアイドリングだと100rpmも回ってないんじゃないんでしょうか）
あのくらいのスピードだと、なんとなくイメージできるんですけどね。(笑)

お礼

ご回答ありがとうございます！
自分はキャブレター車のバイクに乗っているのですが、その動力のしくみを調べれば調べるほど極めて精密で合理的で、知っていく程に本当に素晴らしい機械だなと、驚きと感動を覚えるのです。同時に、このような機械が何十年も壊れずに動いていることが不思議でなりません。
でもプロの方の意見を頂いて、「エンジンなのだからそれが当たり前」なのではなくやはり凄い機械なのだということが再認識できたので、もやっとが晴れてきました。

回答No.6

noname#112803

私も、１万回転て凄いなと思っていました。
アイドリングでも６～８００回転でしょ。音もほとんどないしね。
ほんと、最近のエンジンよく壊れませんね。

ちなみに、私のエンジンですが、最大で１８０回転ぐらいです。普段は７０回転ぐらいかな。もう、かれこれ４０年以上動き続けています。まだまだ動き続けてもらうつもりです。こっちも凄いね。

お礼

ピストン1発分の爆発で発生するエネルギーはかなり小さいことは知っていますが、それを増幅させていって1万回転という途方もないエネルギーを生み出しても壊れないってやはり凄いです。

でも40年って更に凄すぎです感動的です。
これからもいつまでも大切に乗ってあげてください！

回答No.4

aaa1099

>殆どのエンジンは多気筒なので実際に回転数分の爆発をおこしているのではありませんよ。

？？？

多気筒であっても4サイクルならば回転数の半分の数だけ
各シリンダーは爆発していますが・・。

そうでないエンジンなんてあるんですか？
具体的に教えてください。

1秒間に25回爆発、
機械的な構造を知ると確かによく壊れないなと思いますね、
エンジンのOHは元メカニックなのでかなり経験していますが、
その目線でもそう思います
バルブのロッカーアームあたりがふっとんでもおかしくないように思えますね（笑）

お礼

ご回答ありがとうございます。

なんと申しますか不思議さは解決していないのですが(でも事実なので答えようのない質問だともわかっているのですが・・・)、プロの方に共感していただいて、少しもやもやが晴れました(笑)

回答No.3

dora501

どうやら誤解されている事があるようですが…

タコメーター上に表示されるエンジンの回転数とは、実際にはエンジン内のクランクシャフトの回転数です。

またロータリー以外はクランクシャフトとシリンダー内のピストンは繋がっていますが、一つのシリンダー内で、吸気・圧縮・点火（爆発）・排出の４工程をおこなうのでクランクシャフトの回転数＝爆発回数とは違います。

現在、原動機つき自転車（原付バイク）や農耕機器以外の殆どのエンジンは多気筒なので実際に回転数分の爆発をおこしているのではありませんよ。

回答No.2

faststar_0

耐久性はメーカーの顔にもなりますから、ある程度は頑丈ですよ。

回答No.1

arain

簡単に書けば「壊れないように開発している」から。
形あるものは当然いつか壊れます。
その壊れる要因を省く様に設計をし、使用する材質も検討しているためです。

>鉄ってそんなに丈夫なのでしょうか?
単純に「鉄」とはひとくくりにはできません。
鉄も含まれる微粒成分により性質が全く違ってきます。
ちなみに、鉄以外にチタンなどの材質も使用されています。

お礼

ご回答ありがとうございます。
鉄ではなくて、Steel、合金ですよね。書き方が間違っていました。申し訳ありません。

>簡単に書けば「壊れないように開発している」から。

そうですよね。。
150年も前に発明されて、開発の集積があるからこそ今の耐久性も性能もあるわけですものね。
それはわかるのですが、やはり不思議です。