爆発間隔
シングルエンジンでは議論にならないけど、ツイン以上だと議論になるのが爆発間隔。
爆発間隔といえば、クランクシャフトが回転する際にピストンが爆発する間隔の事。
シングルであれば、爆発間隔はクランクシャフト二回転で一回の爆発。720°単位での爆発だ。
ツインであれば、クランク位相で異なってくる。
パラツインで最もベーシックなのは360°クランク。これが同じ向きに二つのピストンが付いている。ただ、爆発するタイミングは360°ずれている。クランクシャフトが一回転毎に隣り合うシリンダーが交互に爆発する。クランクシャフト一回転で一回の爆発。360°単位での爆発だ。
次は二つのピストンが上下逆に繋がった180°クランク。一方が上死点の時、他方は下死点にピストンが位置している。一方が爆発して下死点に降りた時に、他方が上死点で爆発する。つまり爆発の間隔が180°となり、次は先に爆発した方が爆発するのは540°後となる。つまり、爆発間隔は180°−540°−180°−540°・・・・となる。明確に不等間隔爆発である。
最後が90°Vツインと同じ爆発間隔の270°クランク。回転方向に270°ずれているので、一方が爆発して他方が爆発するまでは270°後である。その後、先に爆発した方が爆発するのは450°後となる。つまり、爆発間隔は270°−450°−270°−450°・・・・となる。つまり、180°クランクよりは不等間隔の度合は小さい。360°間隔に近い回転間隔である。
これは興味深い状態。世間では270°クランクが不等間隔でトラクションが得やすいとの話しだけど、不等間隔を明確に感じられるのは、むしろ180°クランクの方である。270°クランクっていうのは回転間隔的には、等間隔の360°クランクに近い。
仮に、爆発間隔が広い間が必要という論理がトラクションを掴みやすいのであれば、同爆ツインで720°毎の回転間隔こそ相応しいということになる。
世間では、360°クランクのパラツインに対して、等間隔だから高回転迄吹けやすいという話しと、360°クランクは中低速向きという話しと二通りの説がある。爆発の面から言えば、等間隔が有利かもしれないが、ピストンが同方向に並んでいるという面では高回転に不向きという話しも理解できる。ただ、どっちの話しが正解となるか？というのは、これだけでは理解しづらいのがホントのところ。
爆発間隔の違いで明確に言えるのは、排気音の違い。これだけは聞いただけで区別出来るモノ。
180°クランクパラツインの排気音は、アイドリング時は『ドルドルドル・・・』、吹け上がって高回転に向かうと『パルルルルルルル・・・』って感じ。音は明確に揃っていない。如何にも不揃い感がある。この不揃い感こそが不等間隔爆発の証といえる。
360°クランクパラツインの排気音のアイドリング音は、『トトトトトト・・・・』、吹け上がると音は連続的な音で『バー・・・・・』とか『ブー・・・・・』って感じ。高回転に行く程、音が繋がって一様な連続音に聞こえる。音が繋がって連続的な音というのは正しく等間隔爆発といえるだろう。
270°クランク、Vツインのアイドリング音は、『ドッドッドッドッドッ・・・』って感じで、360°クランクとは違うけど、180°クランクとも違う。吹け上がりの過程では『ダダダダ・・・・』だけど、高回転になると音が繋がって『ダー・・・・』となる。360°クランクよりも気持音が高いような気もするけど、これはマフラーの違いかもしれない。
パラツインというと、歴史的にはシングルでのパワーの限界を打ち破るために生まれたもの。シリンダー容積を小さくすることで排気量拡大がさらに望める一方で、シングルは不可避だった振動を低減できるのが特徴。
重量バランスを揃えて振動を抑える目的で生まれたのが180°クランクパラツイン。ただ、爆発間隔が大きく不規則になる。180°−540°である。
一方で、爆発間隔を360°−360°の等間隔としたのが360°クランクパラツイン。しかし、同じ向きにピストンが並ぶので物理振動的にはシングルと変わらない。
物理振動をキャンセルして、爆発間隔の不等度合を抑えたのが90°Vツイン。理論上一次振動ゼロのバランサー不要で、爆発間隔は270°−450°だ。恐らく、爆発間隔を揃えた方が高回転化は更に容易だろう。
物理振動をキャンセルさせて、爆発間隔を完全に揃えて360°クランクパラツインと同等にしたのが180°Vツイン、即ちボクサーツインである。等間隔爆発で振動キャンセルということで、或る意味、究極のツインかもしれない。
ただ、一見Vツインと同じで、挟み角180°のVツインっぽいけど、Vツインとの大きな違いは、クランクピンを二つのピストンが共有していないこと。つまり、クランクウェブがVツインより大きく、二気筒間の偶力振動が生まれる点。この点がVツインと異なる。クランク構造から言えば、ホンダの横置きVツインである位相クランクVツインと同じ。
メリット、デメリットを言えば、Vツイン程クランクをコンパクトに出来ないし、偶力は消しきれない、構造上縦置きクランクでシリンダーが真横に張り出しがちな形になる。つまり、そう考えると360°クランクパラツインと較べると一長一短の存在とも言える。
しかし、BMWのツインはフラットツインか、パラツインでも360°クランクが多く、BMWとしては等間隔爆発のツインを拘って選んでいるようにも見える。
このVツインの爆発間隔をパラツインで再現する目的で登場したのが270°位相クランクパラツイン。爆発間隔は270°−450°。物理振動はキャンセル出来ないのでバランサー必須。
エンジンの良否は一概には決められないが、クランク周りのコンパクトさ、無駄の無さ、バランサー等補機を含めたシンプルさという視点から見ると、Vツイン＞ボクサーツイン＞パラツインという順番になるだろう。爆発間隔のスムーズさという視点ではボクサーツイン、360°パラツイン＞90°Vツイン、270°パラツイン＞180°パラツインとなるだろう。
なかなか興味深い話である。
クランク角はツインでは議論されやすいけど、四気筒でも重要。特にV4では然りだ。
V4エンジン、初期のエンジンと最終期のエンジンは360°クランク、中期が180°クランクが多い。因みに、4気筒の直四では等間隔爆発だ。
爆発間隔を紹介すると、、、
直四では、180°毎に一番、四番、二番、三番の順番に爆発するのが通常のエンジン。
V4でVF/NC30、RC30の360°クランクでは、90°−270°−90°−270°の不等間隔爆発だ。しかし、VFR-F系の180°クランクでは、270°−180°−90°−180°の不等間隔爆発である。V型の宿命で完全等間隔にはなっていないけど、極力直四の等間隔爆発に近付けていたのが特徴。この最大の理由は、排気音が人気を得られなかったという風に言われている。
トラクション云々の話しでは、少なくともV4では360°クランクのように爆発間隔の広い時と狭い時の差が大きい程、優れるという風に言われていた。それを感じられる技量は持ち合わせていないけど、それが真実ならば、二気筒でも爆発間隔の広い時と狭い時の差が明確なのは270°クランクよりも180°クランクであり、そういう意味では、形状的なバランスを含めて高回転特性、爆発間隔の両面からみて、270°クランクよりも180°クランクの方が良さそうに見えるけど、通説とは違うのが面白いところ。
ただ、トラクションが掴みやすい云々が、爆発間隔の間が必要という理屈なら、トラクション性能をいうならば、間違いなく180°クランクの方だろう。
更に、言えば、エンジンの多気筒化というのは、基本は高回転化であり、スムーズな回転を得るには等間隔爆発というのが理想。そう考えれば、直四では等間隔のスクリーマーエンジンが一番優れるだろうし、二気筒では、一般的には低回転型と言われているけど、バランサーさえ装備出来るならば360°クランクパラツインがパラツインの中ではベストだろう。ツインに関して言えば、回転のアンバランスをキャンセルしつつ爆発間隔が等間隔に近いVツインがベストなんだろう。
Vツインの本質は、回転間隔を狂わせる量を最小限にして、一次振動をキャンセル出来る構造ということ。こう考えると、270°クランクパラツインというのは、Vツインの代わりには決して成り得ないものとも言える。
昨今、パラツインの重量車では270°クランクマンセーだけど、パラツインなら180°クランクか360°クランクの方が特色を出しやすいパッケージと言える。
等間隔爆発で超ショートストローク、振動はバランサーでキャンセル、、、、これがもしかしたらパラツインの最適解、、、、そんな気もする。
そういう意味で80年頃のホンダのホーク系エンジンは、一つの理想形のようにも見える。
実際、乗っていた時のパワーフィール、スムーズな回転上昇、高回転迄回る特徴、、、、自身のツインの経歴でベストのフィールだったと今でも思っているけど、それは強ち間違いではないようにも見える。