エンジンと排気量の関係

質問

一般的に小排気量→大排気量になるに従い、直４＜Ｖ６＜Ｖ８＜Ｖ１０と変わっていくと思うんですが、こういうふうにエンジンが変わるにつれてエンジン重量、つまりは車体も重くなっていくんでしょうか。
直４エンジンですべての排気量、例えば５リッターなどの大排気量までもカバーすることはできないんですか？
最近のＬサイズセダンは車両重量が１６００キロ前後はあるようで昔の車に比べて重過ぎるように思います。

回答No.5

LB05

御質問の内容がイマイチ理解出来ませんでしたが・・・

　若干の例外はありますが、傾向としては・・・
１）エンジン排気量が大きくなると、エンジン重量は重くなります。　２）同一排気量で気筒数が多くなると、エンジン重量は重くなります。
・・・となりますが、但し、

>エンジン重量、つまりは車体も重くなっていくんでしょうか。

　エンジン重量と車体重量には『つまり・・・』という言葉で結び付けられるほど密接な関係はありません。

※エンジン単体重量は、例えば2000ccターボなしの場合、現在では６気筒で150kgfをラクに切ります。4気筒だと120～130kgf程度でしょうか？
　このンジンエ重量、実はオトナの男性2名分＋アルファ程度ですね。3名載るとエンジン重量を超えてしまいます。
　クルマの重量を考える場合、空車（乗員も荷物も載っていない状態）での重量や重量配分を比較するのは全く意味がないので（空車状態では走行出来ないから）、ヒトが乗った状態を考えますとエンジン重量は車両全体重量の10％前後という事になり、エンジン単体重量が20～30kgf増減しても、車両全体重量への寄与度はそれほど高くありません。

※20年前のクルマより現在のクルマは驚くほど重くなりましたが、逆にエンジンは当時より10～20％程度軽量に作ることが出来る様になっています。（現在のクルマが重くなっている主な理由は、衝突安全性に係る車体の補強の為です。）
　斯様な点を見ても、エンジン重量が車体全体重量にはそれほど寄与していないことが判ります。

>直４エンジンですべての排気量、例えば５リッターなどの大排気量までもカバーすることはできないんですか？

　歴史上の自動車用エンジンでは、最大サイズの４気筒は２８リットルを超えています（つまり１気筒当たり７リッター超！）。これは船舶用や鉄道用のエンジンをクルマに転用したという話しでは無く、純粋にクルマ用として設計されたエンジンです。（ちなみに、メーカはイタリアのフィアット社です。）

　ただ、エンジンの馬力密度（やさしく言い換えると、エンジン重量１kgf当たりどれだけの馬力が出せるか？ということ）を考えると、ある程度は高回転で回す必要があり、そうなると１気筒部分が大きく重いエンジンを高回転で回すのは難しくなります。（上述しましたフィアットのエンジンでは、レッドゾーンは1500rpmという超低回転でした。今日で言うと、バスやトラックの巨大なディーゼルエンジンより更に低い回転数です。）
　重たいピストンだと激しく上下に動かし難い、というのは概念的にお判りになるでしょうが、そのほか４気筒エンジンでは致命的と言える欠点があります。
　回転体は、完全な円盤形状でない限り、理論的に1回転当たりｎ回の振動を伴うことになりますが（これを回転ｎ次振動といいます）、4気筒エンジンでは、構造上振動が大きく出る回転２次のバランスを完全に取ることが出来ません。
　つまり、4気筒エンジンで高回転まで回そうとする場合、振動は消せないので１回の爆発力をなるべく小さくして振動の大きさそのものを小さくする必要があり、１気筒当たりのピストンの大きさ（＝爆発力の大きさ）に制約を受けます。
　この為、４気筒ではあまり大きな排気量のエンジンが生き残っていないという事になってしまっています。

　一つ可能性があるとすると、我が国の三菱自動車が特許を持つ『カウンターシャフト』という技術があります。これはかつてポルシェも４気筒エンジンに採用していましたが、クランクシャフトと逆回転するバランスシャフトで振動を打ち消す、というモノです。
　この理論を応用すれば、相当大きな４気筒も作れそうですが（ポルシェ968の4気筒は３リッターでした）、実際はピストンが大きくなるとカウンターシャフトを重くするかより高回転で回すことになり、相対的に動力機関としての効率が低下します。
　やはりポルシェの３リッター辺りが４気筒エンジンの限界なんではないか？という気もします。

>最近のＬサイズセダンは車両重量が１６００キロ前後はあるようで昔の車に比べて重過ぎるように思います。

　上述しました様に、最近のクルマはエンジンが重いから車両全体が重くなっているワケではありません。
　また、これも上述しましたが、4気筒エンジンの2次振動は完全には取りきれないので、比較的高級なクルマでは４気筒が敬遠される理由にもなっています。（かつてイギリスでは、1100ccでも直列6気筒というエンジンが流行った時代もありました。これは性能や重量以前に、直６の上品な振動が好まれたから、でした。）

　尚、ついでに。
　2次振動の完全バランスが取れるのは120degクランクを持つ直6だけで、V6では2次バランスは取れますが、今度はエンジンを上から見て『ミソすり』運動が起こり、直６の様に上品には回ってくれません。BMWが直６に拘る最大の理由がコレですが・・・故に、上品な振動で高回転まで回したい、しかしトルクも上げたいので排気量も大きくしたい、と考えた場合、1気筒当たりの排気量を大きくするのも限界があるので、すると自動的に直６の倍数、即ち12気筒となるワケです。（いくらターボをつけて馬力を上げても、ニッサンやポルシェではエンジンの『官能性能』の面でフェラーリやランボルギーニを凌駕出来ない最大の理由でもあります。）

回答No.4

canper

５Ｌ　直４気筒エンジン
１気筒１０００ｃｃ　ピストン径大　シリンダーも長い　クランクストロークも長く　大きなエンジンになりそう。
ざっと考えても　振動増で　圧縮力も強くヘッドガスケット負担も増では　結果効率よい使えるエンジンには作れないので　存在しないのでしょう。

排気量と共に　重量増の件は、
適切重量バランスです。　軽自動車車体に３Ｌエンジン載せたら
エンジンがおさまりきらないボンネット延長
ドライブシャフト系ＵＰ
重いエンジンに耐えられる　エンジン固定部骨格強化
サスペンション強化サイズＵＰ、ブレーキ強化ｉｎｃＵＰ
タイヤサイズＵＰ　等　耐えられる様にするには　装備重量は上がって当然　燃費悪化分　タンク容量もＵＰしないと航続距離も確保できませんねー
それと　大排気量エンジンによる高出力ではそれなりの重量が無いと高速走行で　リフト　浮いてしまい　トラクション低下と危険が伴います。

現状　エンジン出力に合わせ　装備も豪華けんらんになるため　重量は増えます。　
冷蔵庫、空気清浄機、タンデムサンルーフ、本皮電装シート、高級オーディーオ、などなど
また　安全ボディーによる骨格増強による重量増も容易のひとつ
昔の車には　このような装備が少なく　軽いと言ったことが言えます

ただ新技術で　軽量化が測られた部分も多くありますが　追加装備に負けてしまうのかな？
また材料が　鉄が安く　多様されるので　重くなります。アルミ、チタン、カーボン、ケプラ、ボロンなどを使えば軽量が進みますが　金額が市販できる価格にはなかなか納まりません
現状　一部アルミ材が限界です。　ボンネット、リアゲート、ロワーアームバー等

回答No.3

egg_moon

ど素人です。
直４の5リッターエンジンがV10の5リッターエンジンより軽いのかどうか分かりませんが・・・

５リッターの４気筒エンジンを作っても車に積めません。エンジン高が高くなりすぎてとてもとても。
たとえ乗せられたとしても、とても乗り心地の悪いものになります。半端じゃないエンジン振動と音になるはず。

単気筒あたり500CCまで位が限界じゃないでしょうか。

車の重量が重いのは安全面と膨大な電子装置や快適な住空間のための装備のおかげだと思います。

そういえば過去の名車「ハコスカ」の２０００GTは1200キロもありませんでしたね。直６で2000CCでしたね。

回答No.2

noname#78192

最近の車、エンジン単体では昔よりも軽くなってませんか？

素材も鋳鉄→アルミと変わってますし、技術の進歩でシリンダーブロックの厚みも薄く作れるようになっています。
最近の車が重いのは、衝突安全対策で車体が重くなったこと、さらには車体そのものが昔の車よりもはるかに大きくなったことが主因と思いますが。

主題のシリンダー数ですが、５リッター直４は不可能ではないと思います。ただし、シリンダーひとつ一つが非常に大きくなるため、振動も大きく高回転もできない、鈍重なエンジンになってしまいますよ。
しかもシリンダーが大きいということは、それだけピストンもクランクも大きく重く作らなければなりませんし、爆発力も大きいのでシリンダーブロック自体も大きく分厚く作らないといけません。熱量も大きいので、冷却も大変になりますから冷却系も大掛かりになって・・・。
どれだけ軽量化になることやら？？？（最悪、余計に重くなったりするかも）

回答No.1

URD

エンジン重量も当然重くなりますが、自動車の総重量が重いのは車格に応じて全体に強く重くなるためです

また、同じ車名でも昔に比べて重くなっているのは全体に大きく、かつ安全構造のために車体が強くなっているためです

#昔のスカイラインやクラウンなんて今のカローラくらいの大きさで1t程度でした。