ボアストローク比

ボアストローク比：エンジンの心臓部を解き明かす鍵

レシプロエンジンの性能を左右する重要な要素として、ボアストローク比があります。これは、シリンダーの内径（ボア）とピストンが1回転で動く距離（ストローク）の比率を示し、ストロークをボアで割った値で表されます。この比率によって、エンジンの特性が大きく変化するため、設計においては細心の注意が払われます。

ボアストローク比の種類と特性

ボアストローク比は、主に以下の3種類に分類されます。

1.スクエアストローク (ボアストローク比 = 1)

ボアとストロークが等しい（1:1）比率です。正方形の断面を持つ燃焼室を形成することから、この名が付けられました。他の2つのタイプの中間的な特性を持ち、バランスの取れた性能が得られます。近年では、高出力化だけでなく、燃費性能や耐久性など総合的な性能向上が重視されるようになり、スクエアストローク、もしくはそれに近い比率のエンジンが増えています。

2. ショートストローク (ボアストローク比 < 1)

ボアよりもストロークが短い比率です。コンパクトな燃焼室が実現しにくく、低速時の燃費は悪化する傾向があります。しかし、1回転あたりのピストン移動距離が短いため、高回転化が容易で、出力重視のエンジンに適しています。

特に高回転でのパワーを求めるスポーツカーやレーシングカー、軽自動車、そして、刈払機やチェーンソーなどの動力機器によく採用されています。かつては、高出力化のためにボア径を拡大する傾向が強まりましたが、ピストンの大型化に伴う部品の強度確保やエンジンの大型化などの問題、そして多バルブ化など他の高出力化技術の発展により、無闇にボアを大きくする設計は減っています。

3. ロングストローク (ボアストローク比 > 1)

ボアよりもストロークが長い比率です。コンパクトな燃焼室を作りやすく、低回転時の熱効率が高いため、燃費性能に優れます。また、ピストンが力強くクランクシャフトを回転させるため、低回転時のトルクが大きく、実用車に適しています。バイクでは、鼓動感のある力強いエンジンフィーリングが特徴です。

反面、高回転性能はショートストロークに劣ります。ピストンの往復運動速度に物理的な限界があるため、ストロークが長いと高回転域でのピストン速度が上がりすぎてしまい、高回転化が困難になります。また、エンジン全体の高さは高くなりますが、エンジンの幅は抑えることが可能です。そのため、直列3気筒以下のエンジンでは振動が大きくなりがちですが、近年の技術革新により、ピストンやコンロッドの軽量化、バランサーシャフトの採用などで、振動は大きく問題となるレベルではなくなっています。

かつては、税制上の優遇措置からロングストロークが好まれた時代もありました。例えば、20世紀前半のイギリスでは、馬力税がボア径と気筒数だけで算出されていたため、ボア径が小さくストロークが長いロングストロークエンジンが有利でした。この影響は、1950～60年代の英国車にも見られます。

ボアストローク比とエンジン特性の選択

エンジンの設計において、ボアストローク比は、用途や求められる性能によって最適な値が選択されます。高回転性能を重視するスポーツカーやレース用エンジンではショートストロークが、燃費や低回転トルクを重視する実用車ではロングストロークが選択されることが多いです。近年では、環境規制や省エネルギーの要求の高まりから、ロングストロークエンジンの採用が増加しています。

ボアストローク比だけでなく、ストロークの長さ自体にも着目することで、エンジンの特性をより深く理解することができます。試乗時にも、ストロークの長短を意識することで、エンジンの出力特性を掴みやすくなります。

各国のエンジン設計トレンド

日本車では、かつては低中速トルク重視のロングストロークエンジンが主流でしたが、1980年代以降は、高回転化、高出力化を目指したショートストロークエンジンが主流となりました。しかし、近年は、排出ガス規制の強化や燃費性能向上、衝突安全性向上などの要求から、再びロングストロークエンジンが注目されています。一方、欧米の自動車メーカーでは、古くからロングストロークエンジンが多く採用されてきました。

このように、ボアストローク比は、エンジンの性能、設計、そして歴史的背景までを理解する上で重要な要素です。様々なエンジンの仕様を比較検討する際には、必ず考慮すべき項目といえます。

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