エンジンノイズ

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静かなエンジンへの工夫:オフセットピストン

自動車の動力源であるエンジンは、燃料の爆発力を用いて車を走らせるため、様々な音が生まれます。中でも不快に感じやすい音の一つに、ピストンがシリンダー壁を叩くことで発生する「ピストン打音」があります。この音は、エンジン内部の構造と動きに由来しています。 エンジン内部では、ピストンと呼ばれる部品がシリンダーと呼ばれる筒状の空間の中を上下に動いています。このピストンの上下運動は、クランク軸と呼ばれる回転する軸から、コンロッドと呼ばれる棒状の部品を介して伝えられます。クランク軸は回転運動、ピストンは上下運動をするため、コンロッドを介して動力を伝える過程で、ピストンは傾いてしまいます。この傾きが原因で、ピストンがシリンダー壁に衝突し、打音が発生するのです。 特にエンジンの回転数が変わる時、例えば加速時などには、ピストンの傾きが大きくなり、シリンダー壁への衝突も強くなります。その結果、ピストン打音も大きくなってしまうのです。近年、自動車の静粛性に対する要求は高まっており、このピストン打音をいかに小さくするかが、自動車メーカーにとって重要な課題となっています。 静かなエンジンを作るためには、ピストンの傾きを小さくすることが重要です。そのために、ピストンやコンロッドの形状を工夫したり、シリンダー壁との間に適切な隙間を設けたり、特殊な表面加工を施したりといった様々な対策がとられています。また、エンジン全体の構造を見直し、振動や騒音を抑える工夫も凝らされています。これらの技術開発により、自動車の快適性は日々向上しています。
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静かな走りを実現する技術

車を走らせる力は、エンジンの回転運動から生まれます。この回転運動が生み出す力を、回転力または回転モーメントと呼びます。回転モーメントは、エンジンの性能を表す重要な指標であり、この値が大きいほど力強い加速を生み出します。 アクセルペダルを踏むと、エンジン内部で燃料と空気の混合気が爆発し、ピストンが上下に動きます。このピストンの上下運動は、クランク軸という部品を回転させることで回転運動に変換され、回転モーメントが発生します。発生した回転モーメントは、変速機、推進軸、差動歯車などを経由してタイヤに伝わり、車を前へ進ませます。 回転モーメントは、エンジンの回転数(回転速度)によって変化します。一般的には、街中での走行でよく使う低い回転数で最大の回転モーメントが発生するように設計されているエンジンが多いです。これは、日常的に使う低い回転数での加速性能を重視しているからです。高い回転数では回転モーメントは低下する傾向にありますが、スポーツカーなどでは高い回転数まで回転モーメントを維持することで、高速走行時の力強い加速を実現しています。 回転モーメントは、エンジンの回転数だけでなく、ピストンの動く距離(行程)やシリンダーの直径(内径)にも影響を受けます。行程が長く内径が大きいほど、大きな回転モーメントを生み出すことができます。 このように、回転モーメントは車の走行性能を大きく左右する重要な要素であり、エンジンの設計においては、目的に合わせた最適な回転モーメント特性が追求されています。静かにゆったりと走る車には低い回転数で大きな回転モーメントを、力強くスポーティーに走る車には高い回転数まで大きな回転モーメントを維持できるエンジンが求められます。