農耕用トラクタのエンジン

質問

ここのカテゴリが適切かどうか分かりませんが、エンジンの仕組みなどに詳しい方が多そうなので。

ちょっと前のヤンマーの農耕用トラクター［ＥＦ100］シリーズというカタログを見ていてちょっと疑問に思ったので質問します。

エンジンの出力［ＰＳ表記］の違いによって、
［EF116(16PS)］［EF118(18PS)］［EF120(20PS)］［EF122(22PS)］と4種類の機種が存在するのですが、エンジンは全て同一型式で、排気量も同じです。
つまり、同一エンジン、同一排気量で、出力だけが違います。(最高出力回転数も同じです)
車体はエンジン出力に応じて微妙に違うのですが。

疑問は、
同一型式のエンジンで、同一排気量で、最高出力回転数も同じなのに、最高出力を変えるというのはどのようにするのでしょうか。(エンジンの仕組みとか調整とか)

同一型式のエンジンで、同一排気量のエンジンで、出力が違うというのはどのようなメリットがあるのでしょうか。

素人考えでは、同じ大きさ重さのエンジンなら出力は大きい方が良いのではと思うのですが、
同じ排気量なのに出力を小さくすることにどんな意味があるのでしょうか。

単純に知識として知りたいだけなのですが。

回答No.6

puu1-2-3 · ベストアンサー

こんにちは。

ご質問のようなエンジンのラインナップをエンジンファミリーなんて呼びますが、
通常は、一番出力の高いエンジン（この場合２２ＰＳ）で開発を行います。

そのファミリーで、出力の小さいエンジンは（２０～１６ＰＳ）デチューンを行います。
コストダウンのために、極力専用部品は使いたくない。
だから、できるだけ部品を変更せずに、出力を落としたエンジンを作りたいんです。

ディーゼルの場合は簡単。全負荷の燃料噴射量を絞るだけ。

ガソリンの場合は、空燃比は一定なので、燃料を絞るには、吸入空気量も絞らなくてはなりません。
ＮＡの場合、カムプロフィールやバルブタイミングを変えて
体積効率を落とす、ターボなら過給圧を落として（あるいはターボを小さくして）充填効率を下げるなど難しいです（この方が出力特性もよく、購入後、簡単にチューンアップされずに済みますが）。
お手軽には、スロットルの開度を規制してもいいのですが、
それだとポンプロスが大きくなるので馬力がなくて、燃費も悪いものになっちゃうんです。
でも、あんまり下位の機種の燃費や出力特性がよすぎると、上位機種を買ってもらえなくなるので、
お手軽デチューンも多いかもしれないです。

農機具ですと法規制よりも、作業機や、ＰＴＯの用途でエンジン出力が決まるような気がしますので、こういった細かな造りわけをしているのでしょうか。

お礼

回答ありがとうございます。
エンジンの最大出力を絞るというのは簡単にできると言うことですね。
一つのエンジンを開発して、少し調整すれば違うエンジンのように扱うことが出来れば、開発コストが抑えられるというのは理解で来ました。

根っからひねくれ者の自分は、エンジン以外の部品にしても多少大きさが違うとはいえ、材料費など製造コストや開発費用など、販売価格の差ほど製造コストに差が出るとは思えないのですが、実際の販売価格はかなり違うのではと思います。
単純に、馬力の大きな機種と言えばそれなりに高くても売れるからという様な事なのでしょうか。

回答No.5

pp3800

一般的に同一排気量で最高出力回転数も同じ場合の出力の変更の方法は
１．インテークパイプやバルブの形状変更とバルタイの変更による吸気の増量
２．吸気に比例して増える排ガスの対策（方法は１と同じ）
３．燃料噴射時期の変更と噴射量の増大
４．高出力化に伴う各部の強化
５．熱量増大に伴う冷却系統の強化
このクラスのディーゼルエンジンの２馬力はガソリンエンジンの２０馬力に相当すると思って頂ければ分かりやすいと思います。
また、同じ型式で比べると低出力エンジンの方が構造的に余裕があるので丈夫な場合が多いです。

新車のトラクターは以前から１馬力１０万円というのが車体価格の目安となっているので１６PSが１６０万円、２２PSが２２０万円位の価格が目安となります。

商品ラインナップとして１車種４グレード、１６０万円から２２０万円というのは多くのユーザーを獲得する事を考えれば良く出来ていると思います。
トラクターは道具として購入されるので購入者の予算が先にあり、それに応じて出力が決まるというのが現実だと思います。

お礼

回答ありがとうございます。
やはり、開発コストというのが一番のメリットですかね。
いろんな馬力のエンジンを別々に開発するのは大変でしょうから、一つ開発して周辺装置を少し変えるだけで、出力のバリエーションを揃えられるとすれば、開発コストという面ではメリットでしょうね。

回答No.4

sailor

たとえばエンジンにかかっている負荷が小さい状態でエンジンに供給する燃料を増やせば回転数は確かに上がりますが、この状態でエンジンの発生している出力は決して大きいわけではありません。出力とは仕事量のことですから外部に対してどれだけの仕事をしたかという事に尽きます。したがってエンジンそのものの設定が同じであれば燃料供給を絞ってやれば実際に外部に対して行う仕事の量、すなわち馬力は変化します。また、最大出力回転数や最大トルクの発生回転数はエンジンそのものの統制によるものですから変化はしません。たとえば16馬力仕様のエンジンでは最大出力回転数の時に出力軸に16馬力以上の負荷を掛ければ回転数が落ちて出力も低下します。18馬力仕様でも同様ですし18馬力仕様で16馬力の負荷しか掛かっていないときは、最大出力回転数より回転数は上がるかもしれませんが、実際に出力は16馬力でしかなく、回転数が高いイコール馬力が大きいではありません。馬力というのはあくまで仕事の単位ですから、力の大きさ（トルク）と動きの速さ（回転数）の積によって決まります。

また、出力を制限するのは駆動系統や各種のアタッチメントなどが十分に耐えられる範囲で設定しますので、一概にハイパワーが万能というわけではありません。まぁ、メーカーの側の商品の差別化もありますけどね。

お礼

回答ありがとうございます。
エンジン型式が同じと言うことは、エンジンブロックやピストンなどエンジンを構成する主要な部品は全て同じと言うことでしょうから、周辺部品や調整により最大出力というのは簡単に変えられると言うことですね。
簡単にと言っても、素人がちょっといじってというレベルでは無いのでしょうけど。

回答No.3

fxq11011

即興的に無い知恵絞っただけです。
エンジン内径を絞り、ストロークを伸ばせば、同じ排気量でトルクが大きくなります（クランクの回転半径が大きくなるので）、そこで同じ回転数にすれば、出力が増えるのでは・・・。
トルクの表示があれば確認してみては・・・・。

お礼

回答ありがとうございます。

回答No.2

sailor

ディーゼルエンジンの出力調整は噴射ポンプからの燃料の供給量によって行いますので、噴射ポンプの設定を変えるだけで最大出力の変更（出力を抑える）はできます。使用目的に応じて最高出力を抑える場合などは噴射ポンプの最大噴射量を抑えてやる方法がよくとられます。

ガソリンエンジンでは吸気系統を絞る場合が多いですね。吸気マニホールドを径の小さなものにするとかキャブレター式の場合はキャブレターを小口径のものにするとかですね。

お礼

回答有り難うございます。

燃料の噴射量を増やすと、エンジンの回転数が上がるのではと思っていたのですが、回転数を上げずに出力だけを上げることが出来るのでしょうか。
その辺の仕組みというか理屈がよく分かりません。

回答No.1

gorisansei

農耕用エンジンのことはよく分かりませんが
一般的な意見から

エンジンってのは常に最大出力で動かす物では無いのです
車のエンジンの例を出すなら、車のエンジンは1000回転から6000回転まで、車種によってはまだ回りますが、最高出力だけを高めて低速のトルクが出にくくなれば使い物になりません

最高出力を落としても、低回転から高回転までトルクが出ていれば気持ちのいい加速をします

これと一緒なのではないでしょうか

お礼

回答有り難うございます。

確かにスポーツカーのように、最高出力が大きくてもトルクが無く、それなりの技術がないと扱いにくいエンジンがあるのは分かります。

ただ、同じ排気量のエンジンで、出力を絞ればその分トルクが出るかというと、そういう単純な物でもなさそうなのですが。

カタログには、最大トルクや燃費の記載はなかったのですが、出力が大きい機種の方が、大きいタイヤが付いている所を見ると、それなりにトルクも大きいのではと思われるのです。
農耕用エンジンで、トルクを下げてまで出力を上げる意味が分かりませんし。

排気量が同じでも、出力が小さいと燃費が良かったりするのでしょうか。

出力が小さい分同じ仕事をするのにもつい回転を上げてしまって、かえって燃費が悪くなったりするのではとも思うのですが。

何かメリットがあるのかよく分かりません。