内燃機関超基礎講座 | 世界唯一の市販車用2気筒エンジンはなぜ生まれたか：Fiat TwinAir

2020/08/17

総排気量を900ccに設定した場合の、2気筒、3気筒、4気筒の単筒容積はそれぞれ、450cc、300cc、225ccとなる。熱力学的な観点から最適な効率を求めると、単筒容積325cc~500ccが最適ゾーン。総排気量が900ccなら、3気筒と4気筒はゾーンから外れる。逆に、3気筒を選択するなら総排気量は975cc~1500cc、4気筒なら1300cc~2000ccが最適。単筒容積だけでなくS/V比も大事で、スクエアだったりショートストロークだったりすると、冷却損失が増えて熱効率は落ちる。

TwinAirのバランスシャフト。2気筒の場合、一次の往復慣性力をキャンセルするためのバランスシャフトは必須。一次ゆえ、クランクシャフトと同じスピードで回転する。二次は4気筒より弱いので問題にならなかったと、フィアットは説明。困るのはトルク変動で、一次の往復慣性力を打ち消すためのバランスシャフトの位置を吟味することで、燃焼によるクランクケースの揺れを打ち消す動きを作り込んだ。

2気筒のクランクレイアウトは180度、270度、360度が考えられる。フィアットの2気筒は360度位相で、360度ごとの等間隔爆発。一次の振動が大きいため、バランスシャフトは不可欠。180度位相の場合、点火は0度、180度と連続すると、360度と540度は休みで、720度、900度と続く。つまり、不等間隔爆発。270度位相は90度V型2気筒とした場合で、4輪よりもむしろ、2輪向けのレイアウト。どの位相を選択しても回転変動は大きい。

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