シリンダー。 何を知っておくべきですか？
小型車には2気筒、大型車には12気筒が必要ですか？ 同じモデルにはXNUMX気筒またはXNUMX気筒エンジンの方が良いでしょうか？ これらの質問のどれにも明確な答えはありません。
乗用車のエンジンのシリンダー数のトピックは時々ポップアップし、そのたびに広範な論争を引き起こします。 基本的に、これは特定の一般的な「円筒形」の傾向がある場合に発生します。 現在、XNUMXつあります。XNUMX気筒またはXNUMX気筒エンジンに到達しますが、実際には数十年にわたって市場に出回っていません。 興味深いことに、シリンダー数の削減は、安価で大量の車だけでなく、より高いクラスにも当てはまります。 もちろん、これが当てはまらない車もあります。なぜなら、その中のシリンダーの数が決定的な名声のXNUMXつだからです。
特定の車のエンジンに搭載されるシリンダーの数は、車の設計段階で決定されます。 通常、エンジン ルームは、例外はありますが、異なる気筒数のエンジン用に用意されています。 この場合、車のサイズは最も重要です。 ドライブは、車両に適切なダイナミクスを提供するのに十分強力であると同時に、競合他社から際立って環境要件を満たすのに十分経済的でなければなりません。 一般的に、小さい車はシリンダーが少なく、大きい車は多いことが知られています。 しかし、どのように具体的ですか？ 見てみると、現在のところ、それらは可能な限り少ないと想定されています。
車輪に駆動力を発生させるために必要なトルクは、各シリンダーで発生します。 したがって、ダイナミクスと経済性の間の適切な妥協点を得るには、十分な数を取得する必要があります。 最新のエンジンでは、0,5つのシリンダーの最適な作業量は約0,6〜3cm1,0であると考えられています。 したがって、1,2気筒エンジンの容量は約1.5〜1.8リットル、2.0気筒（XNUMX〜XNUMX）、XNUMX気筒（少なくともXNUMX）である必要があります。
ただし、設計者はこの値を「下回り」、主に燃料消費量を減らし、エンジンの寸法を小さくするために、0,3〜0,4リットルを消費します。 燃料消費量の削減は顧客にとってのインセンティブであり、寸法が小さいほど重量と材料消費量が少なくなるため、製造コストが低くなります。 シリンダーの数を減らし、サイズも小さくすると、大量生産で大きな利益を得ることができます。 また、環境に関しても、自動車工場はより少ない材料とエネルギーを必要とするためです。
0,5〜0,6リットルのXNUMXつのシリンダーの最適な容量はどこから来ますか？ 特定の値のバランスを取ります。 シリンダーが大きいほど、生成されるトルクは大きくなりますが、遅くなります。 ピストン、ピストンピン、コネクティングロッドなど、シリンダー内で機能するコンポーネントの重量が大きくなるため、移動が困難になります。 速度の増加は、小さなシリンダーの場合ほど効果的ではありません。 シリンダーが小さいほど、ピストン、ピストンピン、コネクティングロッドの質量が小さく、加速しやすいため、高回転を実現しやすくなります。 しかし、小さなシリンダーは大きなトルクを生み出しません。 したがって、これらのパラメータの両方が日常の使用で満足できるものであるためには、XNUMXつのシリンダーの変位の特定の値を受け入れる必要があります。
0,3〜0,4リットルの単気筒エンジンを使用する場合、電力不足を何らかの形で「補う」必要があります。 今日、これは通常、スーパーチャージャー、通常はターボチャージャーまたはターボチャージャー、およびより高い低から中程度のトルクを達成するための機械式コンプレッサーを使用して行われます。 過給により、大量の空気を燃焼室に「送り込む」ことができます。 これにより、エンジンはより多くの酸素を受け取り、燃料をより効率的に燃焼します。 トルクが増加し、それに伴って最大出力、エンジントルクとRPMから計算された値。 設計者の追加の武器は、ガソリンの直接噴射です。これにより、希薄な燃料と空気の混合気を燃焼させることができます。
作業量が2〜3のこのような0.8気筒または1.2気筒の小型エンジンは、XNUMX気筒エンジンよりも寸法が小さいだけでなく、機械的抵抗が低く、動作温度に到達するまでの時間が短くなります。 これは、「カット」されたシリンダーごとに、加熱するだけでなく、移動して摩擦を発生させるために必要な部品の数が減少するためです。 しかし、シリンダーの数が少ない小型のエンジンにも深刻な問題があります。 最も重要なのは、技術的な複雑さ（直接噴射、過給、場合によっては二重充電）と、負荷の増加に伴って大幅に低下する効率です。 そのため、低〜中域でのスムーズな乗り心地で燃費が良くなっています。 一部のメーカーでさえ示唆されているように、理想的にはエコドライブの原則を採用しています。 運転が速くダイナミックになり、エンジンが頻繁に回転すると、燃料消費量は指数関数的に増加します。 たまたま、排気量が大きく、シリンダー数が多く、ダイナミクスが同等の自然吸気エンジンよりもレベルが高くなっています。
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同じ目標を達成するために他の方法を見つけようとしている人もいるのも不思議ではありません。 たとえば、特定のシリンダーを無効にするというやや忘れられたアイデアが使用されています。 エンジン負荷が低い場合、特に一定速度で運転している場合、所要電力はごくわずかです。 小型車は時速50kmの一定速度で8馬力しか必要としません。 転がり抵抗と空力抵抗を克服します。 キャデラックは8年にV1981エンジンで最初にシャットオフシリンダーを使用しましたが、すぐに段階的に廃止されました。 その後、コルベット、メルセデス、ジープ、ホンダは「取り外し可能な」シリンダーを備えていました。 運用の経済性の観点から、このアイデアは非常に興味深いものです。 エンジン負荷が低いと、一部のシリンダーが停止し、燃料が供給されず、イグニッションがオフになります。 V8エンジンは、V6またはV4になります。
これで、アイデアは3気筒で実装されました。 最新版では、2000つのシリンダーのうち0,4つを無効にする追加の要素の重量はわずか0,6 kgで、システムの追加料金は100ズウォティです。 燃料消費量の削減に伴うメリットは小さいため（約1〜100 l / 100 km、最大XNUMX l / XNUMX kmまで一定の低速運転）、吸収には約XNUMXkmの移動が必要であると推定されます。 追加費用。 ただし、シリンダーをオフにしても、実際のシリンダー数の減少と矛盾しないことに注意してください。 「無効」シリンダーでは、電源とイグニッションがオフになり、バルブは機能しません（閉じたまま）が、ピストンは機能し、摩擦が発生します。 エンジンの機械的抵抗は変化しないため、平均化した場合の燃費の向上は非常に小さいです。 ドライブユニットの重量と、エンジンの運転中に製造、組み立て、および作動温度にする必要のある要素の数は減少しません。
ただし、ダイナミクスと経済学がすべてではありません。 エンジンの文化と音もシリンダーの数に大きく依存します。 すべての購入者がXNUMX気筒またはXNUMX気筒エンジンの音に耐えられるわけではありません。 特に、ほとんどのドライバーが長年にわたってXNUMX気筒エンジンの音に慣れてきたので。 簡単に言えば、より多くのシリンダーがエンジンの文化に貢献することも重要です。 これは、ドライブユニットのクランクシステムのバランスのレベルが異なるためです。これは、特に直列XNUMX気筒およびXNUMX気筒システムで大きな振動を発生させます。 この状況を改善するために、設計者はバランスシャフトを使用します。
振動の点で90気筒ははるかにきちんと動作します。 おそらくすぐに、シリンダー角度が8°のV字型の「12」など、ほぼ完全にバランスが取れて機能する「ビロードのような」比較的人気のあるエンジンを忘れることができるでしょう。 それらは、「カッティング」シリンダー、またはいわゆる「ダウンサイジング」の愛好家を喜ばせるために、より小さくて軽いXNUMX気筒エンジンに置き換えられる可能性があります。 完全に稼働しているVXNUMXエンジンとVXNUMXエンジンが、専用のセダンとクーペでどれだけ長く保護されるかを見てみましょう。 VXNUMXからVXNUMXへの次世代モデルの移行の最初の例はすでにあります。 スーパースポーツカーのエンジンの位置だけが議論の余地のないように思われ、XNUMX気筒でさえ数えることができます。
未来を確信できるシリンダーは一つもありません。 コストと環境を削減したいという欲求は、今日、強迫観念にとらわれています。これは、燃料消費量と二酸化炭素排出量の削減につながるからです。 燃料消費量の削減は、実際には測定サイクルで記録され、検証目的で使用される理論にすぎません。 そして人生においても、人生と同じように、それはさまざまな方法で起こります。 しかし、市場の動向から逃れることは困難です。 自動車アナリストは、2020 年までに、世界で生産されるエンジンの 52% が 1,0 ～ 1,9 リットルの排気量を持ち、150 馬力までのエンジンは XNUMX つのシリンダーだけで十分になると予測しています。 単気筒車を作るというアイデアを誰も思いつかないことを願いましょう。
