Mean_piston_speed
「平均ピストン速度」
平均ピストン速度は、レシプロ エンジンのピストンの平均速度です。これは、ストロークと RPMの関数です。クランク回転の 1/2 で発生する 1 ストローク (または、1 クランク回転あたり 2 ストローク) を説明する方程式には係数 2 があり、RPM 項で分から秒を変換するための「60」が
平均ピストン速度 (黒い線) と実際のピストン速度 (色の線) の比較。図は、BDC から TDC への 1 つのストロークを示しています。回転数 = 1.000 min-1、ストローク = 88 mm。コネクティング ロッドの比率 l/r はさまざまです: 3 – 赤、4 – 緑、5，5 – 青 Ⅴ 平均= 2 ∗
ストローク1000 ∗ RPM 60
{ V_{text{mean}}=2*{frac {text{ストローク }}{1000}}*{frac {text{RPM}}{60}}}
たとえば、ストロークが 90 mm の自動車エンジンのピストンは、3000 rpm で 2 * (90 / 1000) * 3000 / 60 = 9 m/s の平均速度を持ちます。
2009 年の Audi R8 でデビューした 5.2 リッター V10 は、92.8 mm のストロークと 8700 rpm のレッドラインにより、生産車の中で最高の平均ピストン速度 (26.9 m/s) を実現しています。
クラス
低速ディーゼル
~8.5 m/s の海洋および発電用途
中速ディーゼル
列車またはトラックの場合は ~11 m/s
高速ディーゼル
自動車エンジンの場合は ~14–17 m/s
中速ガソリン
自動車エンジンの場合は ~16 m/s
高速ガソリン
スポーツカーのエンジンまたはオートバイの場合、~20–25 m/s
競争
いくつかの極端な例は、NASCAR スプリント カップ シリーズと~25 m/s のF1エンジン、および~30 m/s の
トップ フューエルとMotoGPエンジンです。
関数の平均は、平均値を指します。狭い数学的な意味での平均ピストン速度の場合、半分の時間はピストンが上に移動し、半分の時間はピストンが下に移動するため、ゼロです。これは役に立ちません。この用語は通常、単位時間あたりにピストンが移動した距離を表すために使用されます。これは、シリンダー壁で摩擦仕事が行われる割合、つまりそこで発生する熱の割合に関連しています。これは一種の非パズルです。これは、設計の結果ではなく設計される仕様を表しており、平均ピストン速度は 1 分あたりの回転数の関数です。つまり、特定の rpm でのピストンは、グラフのピークで同じになります。 rpmが一定に保たれている場合、それはクランクシャフトの286.071度の谷に0 度と 180 度では、ピストン速度はゼロです。ピストン速度は、ピストンとコネクティング ロッド サブアセンブリの強度のテストです。ピストン自体を作るために使用される合金は、摩擦係数、熱レベル、および往復応力が、ピストンが構造的に故障し始める前に維持できる最大レベルを超える前に、ピストンが到達できる最大速度を決定するものです。合金はほとんどのメーカーでかなり一貫している傾向があるため、特定の rpm でのピストンの最大速度は、ストロークの長さ、つまりクランクシャフトのジャーナルの半径によって決まります。生産における最も一般的なエンジンの種類は、正方形または正方形未満に構築されています。つまり、角形エンジンは、0 度から 180 度までのストロークの全長と同じシリンダー ボアの直径を持ちますが、アンダースクエア エンジンでは、ストロークの全長はボアの直径よりも大きくなります。反対のオーバースクエアは、トルク曲線が最大ピストン速度のピークに近づく高性能エンジンで主に使用されます。一般に、このタイプのエンジンでは、ターボチャージャーまたはスーパーチャージャーを使用してシリンダーの容積を人為的に増やし、燃焼に利用できる燃料/空気の量を増やすことができます。その一例がフォーミュラ 1 レーシング エンジンで見られます。このエンジンでは、シリンダーの直径がストロークの長さよりも大幅に大きく、利用可能な rpm が高くなりますが、コネクティング ロッドとピストンの強度に対する要求が高くなり、ベアリングの温度許容範囲が高くなる必要がこれらのエンジンのシリンダーの直径はかなり小さく (45 mm 未満)、ストロークはそれよりも小さく、ビルダーによって設計されたトルク曲線と利用可能な最大 rpm によって異なります。高回転域で最大トルクに達し、より広い回転域にトルクが広がります。これらの仕様は既知の要因であり、設計することができます。トルクはストロークの長さの関数であり、ストロークが短いほど、低 rpm で利用できるトルクが少なくなりますが、ピストン速度ははるかに高速になり、エンジン rpm が高くなります。これらのタイプのエンジンは、正方形またはアンダースクエアのエンジンよりもはるかに繊細で、可動部品にはるかに高いレベルの精度が必要です。1960 年代初頭まで、設計者はピストン速度よりもトルクに重点を置いていましたが、これはおそらく材料の考慮事項と機械加工技術によるものでした。材料が改善されたので、エンジンの回転数が上がりました。
参考文献
^ 「エンジン」 . アウディ メディアセンター. 2020-12-10取得。