エンジンの気筒配置と出力特性の関係

質問

こんにちは。
これまでいろんなバイクに乗ってきましたが、恥ずかしながら知らないままでいた
エンジンの気筒配置による出力特性の違いについてご質問させていただきます。

同じ排気量のエンジンで比べた時、一般に
「単気筒、Vツインは低速トルクがある」　とか　「直4だと低速トルクは細いが高回転までよく回る」言われますが、これはエンジンの何の要素が影響してこうした特性に現れているのでしょうか。

例えば直4が良く回るのは往復運動するピストンの慣性の大小が影響してたり、
6気筒だと気筒間で相殺して振動が相殺されたり、という話は時たま耳にするのですが、
出力の、特に低速のトルクの大小について改めて深く考える機会がありませんでした。

何となく、点火(燃焼)の間隔の違いかなぁ、とは思っていますが、
ヤマハさんのクロスプレーンの存在を思い出すと頭がこんがらがってくるのです...。

こんなことも知らずに今までバイク中級者を自称してきた恥ずかしい私に、ひとつご教授いただけますでしょうか。
よろしくお願い致します。

回答No.7

chapaco

専門的にはいろんな要素が関係してくるのでしょうが、なるべく簡単に理解しようとすると質問者様の言う爆発間隔が大きく関係しているとおもいます。

４ストロークエンジンはシリンダー数にかかわらず、クランクシャフトが２回転で１サイクルですね。単気筒エンジンはその間に１回爆発した力がタイヤを回そうとするのに対し、２気筒エンジンは同じ時間内に半分の力の爆発が２回、４気筒エンジンは同様に４分の１の力の爆発が４回起きるわけです。（排気量が同じという前提です）

文字で表すと、

シングル　　「ドスン」　　　　　　　　　　 「ドスン」
ツイン　　　「ドン」　　　　「ドン」　　　 「ドン」
４気筒　　　「トン」「トン」「トン」「トン」「トン」

という感じでしょうか。排気量が同じなら取り出せるトルク自体はほぼ同じなのですが、力の脈動・変動が大きい方が力強く感じる（特に加速時）、というのが非常にざっくりとした説明になるのではないかと思います。

誰かに肩をたたいてもらう時、上の様な感じでやってもらったら、たぶん単気筒モードならちょっと痛いし、２気筒ならちょうどいい、４気筒モードならバイブレータみたい・・・のように感じるのかもしれません。

ただ単気筒は極低回転になると回転バランスが悪くなってスムーズに回らなくなり、ギクシャクするのに対し４気筒は回転が滑らかなのでアイドリングに近い回転数に落ちてもなんとか回り続けじわじわと加速できるので、４気筒のほうが低速トルクがあると思っている人もいるようです。教習車に4気筒のバイクが多いのはこの扱いやすさのためと思われます。

あと２気筒に関しては並列配置で180度クランク、270度クランク、360度クランクと3種類あってそれぞれ爆発間隔が違いますので体感する鼓動感も違います。またＶ型2気筒はシリンダー角度によってまた爆発間隔が変わるのでなかなか面白いです。