ショートストロークとロングストローク

質問

一般にロングストロークの方が実用回転域（低回転域）の出力特性が優れていますが、その理由をずーっと考えていますが決定的な理由が思い当たりません。高回転に不利な理由は、いろいろわかっているつもりなのですが、その逆（裏？）がどうしてもわからないのです。どなたか、モヤモヤしたこの霧を痛快な回答で晴らして頂けませんでしょうか。

回答No.4

noname#45918 · ベストアンサー

勘違いしている人が多いので、書いときます。
ロングストロークの方がトルクが大きい理由としてクランク中心部からコンロッド大端部の長さが長いため、テコの原理でトルクが大きくなるという説明は間違いです。
これは実際に計算してみればわかります。

同一排気量のシリンダーの場合、ロングストロークになればその分ピストン面積が小さくなるので、燃焼による膨張圧力が同じであれば、面積が小さい分ピストンを押し下げる力が弱くなるからです。

ロングストロークの方が実用回転域でのトルクに優れるというのは、クランクの重さやバルブ径による低回転域での充填効率の向上、ビックボアのペントルーフ型ピストン＆燃焼室に比べ燃焼室表面積が小さいことによる熱効率の良さ、などが考えられると思います。
ショートストローク＆ビックボアのエンジンは燃費を無視した最大出力向上には向きますが、高効率には向かないのです。

お礼

こんな回答を待っていました。これをヒントにもっと詳しく勉強したいと思います。今日は、いつもより少し良く眠れそうです。ありがとうございました。
　他のご回答いただいた皆様にも感謝いたします。

補足

すみません、ポイントの発行の仕方がわかりません(；_；)。

回答No.8

nekoppe

Ｎｏ５さんです。
もう少し開けておくという事なので詳しい説明を、

燃料を燃やしたガス圧がピストンを押し、これが出力になります。ガスはピストン下降で膨張し減圧しエネルギーを失いますが、エネルギーは熱伝導によっても失われます。ショートストロークではピストン、燃焼室、シリンダ、の直径が大きくなり、熱の逃げる表面積も増加するので熱効率が悪くなりますが、ロングストロークでは逆になり熱効率が良くなります。また、縦渦（タンブル）も作り易く燃焼がよくなって効率が良くなります。それでは注射器のようにロングにすればもっと効率が上がるかと言えば、バルブ径が小さくなって吸排気抵抗増加になりますので、種々の条件を踏まえて適度なストロークを選ぶ事になると思います。

お礼

度重なるご回答ありがとうございます。
　単純な幾何学的な議論では説明はできないようですね。
　燃焼室の寸法に付随する他の部分の現実的な設計制約、熱損失の大小、流体力学的な考察、燃焼伝搬などトータルで考えないといけないわけですね。
　大変参考になりました。ありがとうございます。

回答No.7

watercolors

ロングストロークの方が低い回転数でも、ピストンスピードを高く保てるので、効率のいい爆発が低回転で得られるということでしょうね。

逆にショートストロークでは、ピストンスピードを抑えられ、短いコンロッドやクランクシャフトを使えるので稼動部の軽量化しやすく高回転に対応しやすいですね。
(あくまで対応しやすいだけで、実際に高回転高出力にするには、その他の要因によるところも多いですが）

あとは、どのへんがいいかというのは、排気量や気筒数、燃焼効率とのバランスでしょうか。

回答No.6

inaken11

同じ回転数でも、ピストンが燃焼ガスの膨張力を長時間受けられるからじゃないの？

回答No.5

nekoppe

＞ポイントの発行の仕方がわかりません

という事はまだ閉じないですね。ダイハツのエッセはショートですが、メーカーによると、
「ロングストロークは、熱効率を高めやすいので、低・中速域のトルクが大きいという特長があります。実際に、ショートストローク採用の現行「EF型」エンジンに比べ、低・中速域のトルクが約5％アップしています」とあります。コンパクト燃焼室（だけではないですが）が効率を上げるのだと思います。ショートストロークは扁平な燃焼室になって効率悪そうに見えます。

お礼

ご回答ありがとうございます。
＞という事はまだ閉じないですね。
やっと意味がわかりました。長文、専門用語大歓迎でもう少し開けておきます。

回答No.3

watercolors

No.2さんの回答のとおり、クランクシャフトからクランクピンまでの長さが、ロングストロークエンジンのほうが長くなります。したがって、同じ爆発力なら、軸トルクは大きくなりますね。

そして、同じ回転数なら、ショートストロークエンジンの方が、１回転するときに動くピストンスピードを抑えることができます。したがって、同じピストンスピードなら、より高回転まで回しやすくなります。

回答No.2

santana-3

ピストンからコネクティングロッド伸びて、クランクシャフトに繋がるが、ピストンの上下運動をシャフトの回転運動に変換する為、回転軸中心よりずらした場所にコネクティングロッドを接続していると考える。

この場合コネクティングロッド接続部の回転運動している回転直径がピストンのストロークになる。

ショートストロークは回転直径が小さいので、回転速度を上げることが容易にできる。
ロングストロークは回転直径が大きいのでトルクが低回転域から出やすいが、回転速度を上げるのは苦手。

（トルクと回転直径の関係は、バットのグリップ部とボールを打つ太い部分で反対方向に捻り合いすれば太い部分の方が有利な事で分る。）

回答No.1

gutoku2

ロングストロークの理論上のメリット
　ロングストロークですから、コネクティングロッドが長くなります。
　軸トルク＝（力点～作用点の距離）×力点に加える力
　コネクティングロッドの長さ≒力点～作用点の長さ　ですから、長い
　コネクティングロッドの方が軸トルクが強くなります。

こんな回答では如何でしょうか。