Loading article…
平均ピストン速度は、往復動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回転数 (RPM) の関数です。[ 1 ]式には、1 ストロークがクランク回転の 1/2 で発生すること (または、1 クランク回転あたり 2 ストローク) を考慮するための係数 2 と、回転数 (RPM) の項で秒を分に変換するための「60」があります。
例えば、ストロークが90mmの自動車エンジンのピストンは、 3000rpmでの平均速度が2 * (90 / 1000) * 3000 / 60 = 9m /sになります。
2009年のアウディR8で初登場した5.2リッターV10エンジンは、 92.8mmのストロークと8700rpmのレッドラインのおかげで、市販車としては最高の平均ピストン速度（26.9m/s）を誇ります。[ 2 ]
関数の平均とは、平均値を指します。狭義の数学的な意味での平均ピストン速度の場合、ピストンが半分の時間上昇し、半分の時間下降しているため、平均ピストン速度はゼロになります。これは役に立ちません。この用語は通常、単位時間あたりのピストンの移動距離を表すために使用され、距離は上昇方向と下降方向の両方で正の値をとります。これは、シリンダー壁で行われる摩擦仕事の速度、したがってそこで発生する熱の速度に関連しています。これは、パズルではないようなものです。これは、設計の結果としてではなく、設計の対象となる仕様を表し、平均ピストン速度は毎分回転数の関数です。つまり、特定の回転数では、回転数が一定に保たれている場合、ピストンはグラフのピークと谷、つまりクランクシャフトの286.071度で同じになります。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のサブアセンブリの強度をテストするものです。ピストン自体の製造に使用される合金によって、摩擦係数、熱レベル、往復運動による応力がピストンが構造的に破損し始める前に耐えられ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が決まります。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、特定の回転数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。生産されている最も一般的なエンジンタイプは、スクエアまたはアンダースクエアで製造されています。つまり、スクエアエンジンは、シリンダーボアの直径が0度から180度までのストロークの全長と同じですが、アンダースクエアエンジンでは、ストロークの全長が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ような高性能エンジンで主に使用されます。一般的にこのタイプのエンジンでは、ターボチャージャーやスーパーチャージャーによってシリンダー容積を人工的に増大させ、燃焼に利用できる燃料/空気量を増やすことができます。例としては、フォーミュラ1のレーシングエンジンが挙げられます。フォーミュラ1では、シリンダー径がストローク長よりもかなり大きいため、回転数を上げることができますが、コンロッドやピストンの強度、ベアリングの耐熱性に対する要求が高くなります。これらのエンジンのシリンダー径はかなり小さい（45mm未満）です。 トルクはストロークの長さに依存し、ストロークが短いほど低回転域でのトルクは小さくなりますが、ピストン速度はより速くなり、エンジン回転数も高くなります。これらの仕様は既知の要素であり、設計によって調整できます。トルクはストロークの長さに依存し、ストロークが短いほど低回転域でのトルクは小さくなりますが、ピストン速度はより速くなり、エンジン回転数も高くなります。これらのタイプのエンジンは、スクエア型やアンダースクエア型のエンジンよりもはるかに繊細で、可動部品の精度もはるかに高いことが求められます。1960年代初頭までは、設計者の関心はピストン速度よりもトルクに集中していました。これはおそらく、材料の制約や機械加工技術によるものと考えられます。材料の進歩に伴い、エンジン回転数も上昇しました。
![{\displaystyle V_{\text{mean}}=2*{\frac {\text{ストローク [mm]}}{1000}}*{\frac {\text{RPM}}{60}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/744165340fe4c68c507df2196e31b987368a6532)