Ｖ型エンジンのバンク角の意味は？

質問

Ｖ型エンジンには、バンク角が６０度のものとか９０度とか、あるいは１２０度とか１８０度とかいろいろなものがあります。これらにはどの様な良い点、あるいは悪い点があるのでしょうか？
もしかしたら気筒数とも関係あるかもしれませんね。Ｖ６とＶ８とでは、同じ角度でも効果が微妙に変わるとか。
あるいはＶＷのＶ型（Ｗ型）はちょっと変わったエンジンですが、これにはどんな意味があるのでしょうか？？

出力とか搭載スペースとか、整備性とかコストとか、いろいろ考えられると思うのですが、メーカーはどういうコンセプトでバンク角を選択するのか興味があります。ご存知の方、よろしくお願いします。

回答No.2

sailor · ベストアンサー

直列配置でなくＶやＷなどの配置にすることでの一番の利点はクランクシャフトの長さを短くできることでしょう。クランクシャフトが長くなると大きなねじれ方向の力が断続的に掛かるシャフトなので、強度を持たせるために十分な太さを持たせなければなりません。強度が足りないと回転時にねじれが生じ場合によっては破断します。たとえば６気筒のエンジンをふたつ直列につなげたような１２気筒エンジンは無理があるということです。シャフトを強化すると言うことは断面積を増やすことになりますが、これは単に重量増加と言う事ではなく、ジャーナル部での周速が早くなることも意味します。これは高い負荷が掛かるジャーナルでは潤滑の難しさがますと言う問題があります。また、自動車などの場合搭載するにも無理があるでしょう。Ｖ型では９０°のバンク角を持つＶ型が機械的には最もバランスがよく、慣性質量の５０％に当たるバランスウエイトをクランクウエブに設けることで、完全に1次振動をキャンセルできます。そのため多くのＶエンジンで90°のバンク角が採用されています。ただしＶ型エンジンやＷ型エンジンではひとつのビッグエンドに取り付けられたピストン同士の燃焼間隔は不均等になるため、Ｖ型2気筒などでは大きなトルク変動を伴うと言う欠点もあります。まぁ、自動車用のＶ型エンジンでは6気筒以上が殆どですのであまり問題にはならないでしょう。

６０°や１２０°や１８０°等の変則的なものでは一次振動をキャンセルすると言うメリットはありませんが、エンジン全長を抑えて設計する場合には他の方式より有利になります。

Ｖ型とは別の分類で扱われますが、星型エンジン（ゼロ戦などにつまれていたクランクシャフトの周りに放射状にシリンダーが並んでいるもの）もＶ型やＷ型エンジンのように、エンジンを横から見た（クランクシャフトを左右方向に）状態で一列に並んでいるシリンダーは全てひとつのクランクピンにつながっています。ただしＶ型エンジンなどと違うのは実際にクランクピンとつながっているのは親コンロッドと呼ばれるビッグエンド側が大きく広がったひとつだけで、他のシリンダーから伸びたコンロッドはクランクピンではなく、親コンロッドのビッグエンド側につながっています。このため、同じクランクピンにつながるシリンダー同士で通常のＶ型のようなオフセット（ハーレーのＶ型エンジンは片方のコンロッドの先は二股に分かれ、もう一方のコンロッドを挟むような形でクランクピンに接続されているためＶ型であってもオフセットはありません）はありません。まぁ、星型エンジンは空冷エンジンで多気筒大馬力を求めた結果の産物で自動車用の要求とは異なりますけどね。Ｂ29　などにつまれていたエンジンなどは星型２８気筒エンジンですが、クランクピンはたったの４本しかありませんでした。他の方式ではちょっと考えらないでしょ。

お礼

なるほど。クランクシャフトの短さですか。納得です。それに「Ｖ型では９０°のバンク角を持つＶ型が機械的には最もバランスがよく、慣性質量の５０％に当たるバランスウエイトをクランクウエブに設けることで、完全に1次振動をキャンセルできます。」
ありがとうございます。こういうご回答を期待していました。

回答No.1

PussinBoots

はい、まさに色々です。
「挟み角が何度だから○○」のような明快な答えはないと思います。

ハーレーの45度がパワーがないかと言うと、チューンすればビックリするくらいパワーは出ますし、VWの狭角15度が単に搭載事情とコストダウンかと思ったらW16なんてエンジンに進化させたりとか。本当に色々だと思います。

機能的な事情（出力や冷却など）や物理的な事情（重量や搭載スペースなど）以外に割と大きな要因に「設計者やメーカーの主義主張や意地（こだわり）」というのもあります。ハーレーは頑に45度だし、ドカティは頑に90度とか、今や意地としか思えないものもありますので。

お礼

ハーレーやドゥカティのお話は特に参考になりました。ありがとうございます。