【仕組み】エンジンの気筒数で何が変わる？3気筒・4気筒・直列6気筒・V8のちがいを図解

同じ4つの行程をくり返していても、気筒の数で、エンジンの音も揺れも別物になります。軽自動車の3気筒と、スープラ（80型）の直列6気筒は、中で何がちがうのか。爆発の間隔とピストンの揺れを、1気筒から12気筒まで、動く図解で見ていきます。 ▼目次 0:00 スープラの直列6気筒と軽の3気筒、何がちがう？ 0:35 爆発は2回転に1回（エンジンのおさらい） 1:05 1気筒はなぜガタガタする？（フライホイール） 1:48 気筒を増やすと、爆発の間隔が詰まる 2:49 揺れの正体はピストンの往復（一次と二次） 4:05 3気筒は揺れるのに、なぜ増えた？ 5:34 気筒の「ちょうどいい大きさ」（BMWは1気筒あたり約500cc） 6:55 4気筒に残る細かい揺れと、バランスシャフト 8:08 直列6気筒が「完全バランス」と呼ばれる理由 9:38 V6とV8（クロスプレーンとフラットプレーンの音のちがい） 11:05 水平対向とV12 11:42 まとめ：気筒は多いほど良いのか？ ▼この動画に出てくる数字と、その出典 ・トヨタ スープラ（80型）は1993年発売。エンジンの2JZ-GTEは、3リッター（2,997cc）の直列6気筒ツインターボで280馬力 　GAZOO（トヨタのクルマ情報サイト） https://gazoo.com/catalog/maker/TOYOT... ・4つの行程を終えるのに、クランクは2回転（720度）。1つの気筒が爆発するのは2回転に1回で、クランクを回す力を出すのは燃えて押し下げる行程だけ。その力の波を、フライホイールがならす 　機械力学の教科書「Theory of Machines」第16章（大学のサイトに掲載） https://www.uobabylon.edu.iq/eprints/... ・爆発の間隔は、等間隔なら720度を気筒の数で割った角度（2気筒は360度、3気筒は240度、4気筒は180度） 　日経 Automotive Technology https://www.nikkei.com/article/DGXNAS... ・教科書の例では、回す力の波は、1気筒より4気筒でぐっと小さく、6気筒ではさらにその半分ほど（教科書に載っているガスエンジンの代表値どうしの比べで、市販車を測った値ではありません） 　上と同じ教科書の章 https://www.uobabylon.edu.iq/eprints/... ・重いフライホイールは、加速の面で不利になる。ピストンが揺らす力は、回転数の2乗に比例する（回転が2倍なら力は4倍）。二次の力は、コンロッドが傾くことで生まれる。二次の揺れを消す2本のバランスシャフトの方式（三菱のサイレントシャフト）は、他社にも広がった 　Foale「Some science of balance」 https://motochassis.com/Articles/Engi... ・気筒の並べ方ごとの揺れ方（3気筒に残る偶力と、バランスシャフトやクランクの両端のおもりでの抑え方、4気筒に残る二次の揺れと2本のバランスシャフト、直列6気筒は理論上ほぼ打ち消し合う）、V6の角度（60度・90度）、V8のクランクの形と列ごとの爆発の間隔、4気筒がいちばん多く使われていること 　Motor Fan「エンジンの振動を考える」 https://motor-fan.jp/article/15424/ ・3気筒は、こすれ合う部分が1気筒ぶん減り、小さく収まる。かつては4気筒の軽もあったが、姿を消した（2021年の記事の時点） 　東洋経済オンライン https://toyokeizai.net/articles/-/455924 ・3気筒は爆発の間隔が広く、隣の気筒と排気がぶつからないので、ターボの効率がいい（トヨタの開発者の説明） 　Car Watch https://car.watch.impress.co.jp/docs/... ・GRヤリスの1.6リッター（1,618cc）3気筒ターボは272馬力。トヨタは2020年の発表で、3気筒として世界最高の出力と説明（2020年1月時点のトヨタ調べで、今も世界一という意味ではありません） 　トヨタ https://global.toyota/en/newsroom/toy... ・GRヤリスは、2024年の改良で304馬力に 　TOYOTA GAZOO Racing https://toyotagazooracing.com/pressre... ・気筒が小さすぎると熱が逃げやすく、大きすぎると火が端まで燃え広がるのに時間がかかる 　日経 Automotive Technology https://www.nikkei.com/article/DGXNAS... ・BMWは、1気筒あたり約500ccを基本の大きさにしている（4気筒で2リッター、6気筒で3リッター。3気筒の1.5リッターは500cc×3の計算値） 　BMW https://www.press.bmwgroup.com/usa/ar... ・2019年に出たGRスープラは、BMWとの提携で生まれたモデルで、3リッターの直列6気筒ターボ 　Car Watch https://car.watch.impress.co.jp/docs/... ・1気筒あたりの排気量は、GRヤリスが約540cc（1,618cc÷3）、日産のRB26が約430cc（2,568cc÷6）。どちらも計算値（GRヤリスの排気量は上のトヨタの資料） 　日産 https://www.nissan.co.jp/HERITAGE/DET... ・軽自動車の排気量の上限は660cc。1気筒あたりにすると、3気筒で約220cc、4気筒で約165cc（計算値） 　全国軽自動車協会連合会 https://www.keikenkyo.or.jp/informati... ・三菱の「サイレントシャフト」と、6000回転で回るエンジンの上に水を入れたコップを置いたパフォーマンス（1970年代半ば） 　三菱自動車 https://www.mitsubishi-motors.com/jp/... ・BMWは、直列6気筒を「絹のようになめらか」と表現（2004年の発表） 　BMW https://www.press.bmwgroup.com/latin-... ・日産 R32 GT-RのRB26DETTは直列6気筒ツインターボで、前の3気筒と後ろの3気筒の排気を、別々のターボに送る 　Motor Fan https://motor-fan.jp/article/1402085/ ・マツダは2022年、CX-60に、3.3リッター（3,283cc）の直列6気筒ディーゼルを積んだ 　マツダ（英国のプレスリリース） https://uk.mazda-press.com/news/2022/... ・マツダの開発者の説明（4気筒で3.3リッターにすると、振動を抑えるバランスシャフトが要る。直列6気筒なら機械の抵抗も抑えられる） 　Car Watch https://car.watch.impress.co.jp/docs/... ・V8の音のちがい（クロスプレーンの低いうなりと、フラットプレーンの高く澄んだ音） 　WEB CARTOP https://www.webcartop.jp/2019/03/352820/ ・水平対向は、向かい合ったピストンがお互いの力を打ち消し合う（スバルの説明） 　SUBARU https://faq.subaru.jp/faq/show/6842 ・気筒が多いと、部品が増えて抵抗も大きくなる 　WEB CARTOP https://www.webcartop.jp/2017/02/72567/ ※6気筒の120度と8気筒の90度は、上の Motor Fan の記事の V6・V8 の値と同じです。12気筒の60度は、720度÷12の計算値です。「燃えて押し下げる行程はおよそ半回転」も、2回転（720度）を4つの行程で分けた考え方です。 ▼図解モータースについて クルマの仕組みを、動く図とマンガのコマで見せる解説チャンネルです。 ・ナレーションは合成音声です。 ・絵の一部は、画像生成AIを使って描いています。 ・登場する実在のクルマは、仕組みを説明するための例です。自動車メーカーとは関係ありません。 ・仕組みの解説が目的で、整備や改造のやり方を教えるものではありません。 間違いに気づいたら、コメントで教えてください。 #エンジン #気筒数 #クルマの仕組み