直列2気筒エンジン

直列2気筒エンジンは、インライン2気筒、垂直2気筒、並列2気筒とも呼ばれ、共通のクランクシャフトに沿ってシリンダーが一列に並んだ 2気筒ピストンエンジンです。

直列 2 気筒エンジンは主にオートバイに使用されますが、その他の用途としては、自動車、船舶、スノーモービル、ジェットスキー、全地形対応車、トラクター、超軽量航空機などがあります。

直列 2 気筒エンジンではさまざまなクランクシャフト構成が使用されていますが、最も一般的なのは 360 度、180 度、270 度です。

用語

直列2気筒レイアウトは、「並列2気筒」、「垂直2気筒」、「直列2気筒」とも呼ばれます。^[1]これらの用語の一部は、もともとクランクシャフトの角度やエンジンの向きに関連する特定の意味を持っていましたが、互換的に使用されることも多いです。^[1]^[2]

英国では、2 つのピストンが同じ方向 (つまり互いに平行) にあるため、クランクシャフト角度が 360 度のエンジンには「パラレルツイン」という用語が伝統的に使用されています。^[要出典]「バーチカルツイン」は、クランクシャフト角度が 180 度のエンジンを表すために使用されました。^[^要出典^]^これにより、ピストンは反対方向に動きます。「ストレートツイン」および「インラインツイン」という用語は、あらゆるクランクシャフト角度に対してより一般的に使用されていました。

オートバイの場合、「直列2気筒」は縦置きエンジン（クランクシャフトがシャーシと一直線になっている）^[3]^[4]、またはシリンダーがシャーシ内で縦置きになっているU型エンジン（タンデム2気筒）（実際には2つのクランクシャフトは横置き）を指すことがあります。^[5]

デザイン

V型2気筒エンジンやフラットツインエンジンと比較すると、直列2気筒エンジンはよりコンパクトで、設計が簡単で、生産コストも安価です。^{[6]直列2気筒エンジンは、180°クランクエンジンの不規則な}点火間隔や、360°クランクエンジンの大きな非対向往復質量のため、振動が発生しやすい場合があります。直列2気筒エンジンは、ねじりトルク反応と振動の影響も受けます。^[7]

クランクシャフト角度

直列2気筒エンジンで最も一般的なクランクシャフト構成は、360度、180度、270度です。 ^[8]^[9]^[10]

360度

360 度クランクシャフトを備えたエンジンでは、両方のピストンが同時に上下に動きます。ただし、点火間隔はシリンダー間でオフセットされており、クランクシャフトの最初の回転中に 1 つのシリンダーが点火し、次の回転でもう 1 つのシリンダーが点火します。この設定により、直列ツインエンジンの他のクランク構成とは異なり、均等な 360 度の点火間隔が実現します。360 度エンジンでは、無駄なスパークシステムを使用して、両方のシリンダーに単一の点火システムを使用できます。

不完全な一次バランスは、往復運動質量が同等の単気筒エンジンと同様です。初期のエンジンでは、クランクシャフトのカウンターウェイトで振動を軽減しようとしていましたが、後期の方法ではバランスシャフトと別個の重み付きコネクティングロッドも使用されました。単気筒エンジンと比較すると、点火間隔が短い (720 度に対して 360 度) ため、同様の動的不均衡があるにもかかわらず、よりスムーズな動作特性が得られます。

1930年代から、ほとんどの英国の4ストローク直列2気筒オートバイエンジンは360度クランクシャフトを使用していました。 ^[11]これにより、他の構成で発生する不均一な吸気脈動を回避し、ツインキャブレターの必要性を回避したためです。1960年代には、日本製のオートバイは250ccから500ccのエンジンで主に180度クランクシャフトに切り替えましたが、より小型から大型のエンジンでは360度クランクシャフトが使用され続けました。1965年のホンダCB92や1979年のホンダCM185などの小型エンジンでは振動がそれほど問題になりませんでした。1969年のヤマハXS650や1972年のヤマハTX750などの大型エンジンでは、振動を減らすためにバランスシャフトがよく使用されていました。^[12] 1978年から1984年にかけてのホンダCB250N/CB400Nエンジンも360度クランクシャフトを使用しており、1989年のヤマハXTZ750スーパーテネレも同様です。2008年のBMW Fシリーズの並列2気筒バイクも360度クランクシャフトを使用しており、3つ目の「痕跡的な」コネクティングロッド（カウンターバランスとして機能）と、振動を減らすための9,000rpmの回転制限を備えています。^[13] 2009年にフィアットは、振動を減らすためにバランスシャフトに依存する360度クランクシャフトを使用するマルチエア直列2気筒自動車エンジンを発売しました。

180度

180 度クランクシャフトのエンジンでは、一方のピストンが上昇すると、もう一方のピストンが下降します。4 ストロークエンジンでは、点火間隔が不均一で、2 番目のシリンダーが最初のシリンダーの点火から 180 度後に点火し、その後 540 度の間隔を置いてから最初のシリンダーが再び点火します。点火間隔が不均一なため、振動が発生し、出力が「不均一」になります。180 度エンジンでは、シリンダーごとに個別の点火システムも必要です。

180 度直列 2 気筒エンジンでは、完全な一次バランスが可能です。ただし、設計によりロッキングカップルが生じるため、振動を減らすにはバランスシャフトを使用する必要があります。180 度直列 2 気筒エンジンには二次アンバランスがあります(直列 4 気筒エンジンと同様)。ただし、往復質量が低いため、多くの場合、処理は必要ありません。

180° クランクシャフトエンジンでは、ピストンが動いてもクランクケースの変位が比較的変わらないため、360° ツインエンジンよりもポンピング損失が少なくなります。

1960年代、日本のオートバイメーカーは180度クランクシャフトの使用を好んだ。滑らかさが増すと回転数が上がり、出力も高くなるためである。例えば、1966年ホンダCB450の180度クランクシャフトエンジンは、排気量が650ccから450ccに小さいにもかかわらず、当時の英国の360度クランクシャフトエンジンと同等の出力を誇っている。^[14]^[15]^[16] 1973年ヤマハTX500と1977年スズキGS400はどちらも180度クランクシャフトとバランスシャフトを備えていた。1993年以降、ホンダの直列2気筒オートバイエンジンのほとんどは180度クランクシャフトを使用している。

2ストロークエンジンでは通常、180度クランクシャフトが使用されます。これにより、1回転あたり2つの均等間隔のパワーストロークが得られます。振動の基本周波数は、同等の単気筒エンジンの2倍ですが、振幅は半分になります。^[17] 180度クランクシャフトを使用しない2ストロークエンジンには、1972年のヤンキーが含まれます。

270度

270 度クランクシャフトのエンジンでは、一方のピストンはもう一方のピストンより 4 分の 3 回転遅れて回転します。このため、点火間隔が不均一になり、2 番目のシリンダーが最初のシリンダーの 270 度後に点火し、その後 450 度の間隔を置いて最初のシリンダーが再び点火します。これは 90 度V ツインエンジンと同じパターンであり、結果として両方の構成で同様の「脈動する」排気音が聞こえます。270 度直列 2 気筒エンジンのピストンは、(90 度 V ツインエンジンのように) 同時に両方が静止することはないため、1 回転中のクランクとピストン間の正味の運動量交換が減少します。

270 度直列 2 気筒エンジンでは、自由力とロッキングカップルの組み合わせにより、一次バランスが不完全になります。これを補正するためにバランスシャフトがよく使用されます。270 度エンジンの二次バランスは完璧ですが、この構成により、アンバランスなロッキングカップルが発生します。

最初の量産型270度直列2気筒エンジンは、1996年ヤマハTRX850とヤマハTDMに搭載された。^[9]^[18]^[10]その後の例としては、2009年トライアンフ・サンダーバード、2010年ノートン・コマンド961、2012年ホンダNC700シリーズ、2014年ヤマハMT-07、2016年トライアンフ・スラクストン1200、2018年ロイヤルエンフィールド・インターセプター650＆コンチネンタルGTなどがある。このアーキテクチャはメーカーの間で人気が高まっており、以前は他のエンジンタイプを搭載していたモデルをアップグレードしており、例えば2016年ホンダ・アフリカツイン（旧V型2気筒）、2023年ホンダ・ホーネット（旧直列4気筒）、2023年V-Strom 800 （旧設計はV型2気筒を搭載）などである。

メインベアリング

直列2気筒エンジンでは、両コネクティングロッドに共通のクランクピンを使用できるV型2気筒エンジンとは異なり、各シリンダーには別々のクランクピンがある。ほとんどのビンテージの英国製直列2気筒オートバイエンジン（トライアンフ、BSA、ノートン、ロイヤルエンフィールドなど）には、2つのメインベアリングがあった。^[19] 1950年代後半から、ほとんどのホンダ直列2気筒エンジンには4つのメインベアリングがあった。 [ ^20]^[21]その後の直列2気筒エンジンには、4つまたは時には3つのメインベアリングがあった。^[12]

オートバイでの使用

歴史

世界初の量産バイクである1894年のヒルデブランド＆ヴォルフミュラーは直列2気筒エンジンを採用していた。シリンダーは平らで前向きで、ピストンは機関車のようなコネクティングロッドで後輪に直接接続されていた。1903年、ヴェルナー・モトサイクレットが2番目の量産バイクモデルとなり、垂直シリンダーの直列2気筒エンジンを採用した。ヴェルナーエンジンは鋳鉄製シリンダーと一体型ヘッド、サイドバルブを採用し、排気量は500ccである。^[22]

1938年型トライアンフスピードツインは直列2気筒のバイクとして成功を収め、他のブランドでも直列2気筒エンジンが広く採用されるきっかけとなった。このエンジンはエドワード・ターナーとヴァル・ペイジによって設計され、当初は1933年型トライアンフ 6/1サイドカー牽引車（国際6日間トライアルで銀メダル、1933年型モーズトロフィーを受賞）に搭載された。^[23]エンジンの開発中に、180度クランク角よりも360度クランク角の方がシングルキャブレターの使用に適していることが判明した。^[24]

トライアンフ・スピードツインの流行を受けて、1970年代半ばまでイギリスのオートバイメーカーが採用していた最も一般的な設計は、360度クランクシャフトを備えた4ストローク直列2気筒エンジンだった。^[25]^[26]これらのオートバイを製造していたメーカーには、 BSA、ノートン、トライアンフ、アリエル、マチレス、AJSなどがある。直列2気筒エンジンは、イタリアやドイツのメーカー、 ^[27]^[28]^[29]アメリカのメーカーであるインディアンも製造していた。^[30]

1949年、AJS E-90 ポーキュパインは500グランプリ世界選手権で優勝し、直列2気筒エンジンを搭載したバイクとしては初かつ唯一のチャンピオンシップを獲得した。このエンジンは、シリンダーを垂直ではなく水平に配置する数少ない4ストローク直列2気筒エンジンの1つである。^[31]

2000年代以降、BMWや日本のいくつかのメーカーは、主に中型車向けに直列2気筒エンジンを生産し続けている。^{[32] 2001年の}ヤマハTMAX ^[33]や2001年のホンダシルバーウイングなど、いくつかの大型スクーターにも直列2気筒エンジンが使用されている。 ^[34]直列2気筒エンジンは、モトクロスサイドカーレースでも使用されている。^[35]

横置きエンジンモデル

1945年から1960年代にかけての多くの大型英国製オートバイは、トライアンフ・ボンネビルやノートン・コマンドーのように、直列2気筒横置きエンジン（クランクシャフトがフレームに対して垂直になるように配置）を使用していた。このレイアウトは、両方のシリンダーに均等な空気の流れが与えられ、排気ガスが各シリンダーの前方の十分に冷却された場所から排出されるため、空冷に適している。^[36]

横置き直列2気筒エンジンは、V型2気筒エンジンに大きく置き換えられましたが、直列2気筒エンジンには、補機類（エアフィルター、キャブレター、点火部品など）のパッケージングが容易であるという利点があり、メンテナンスや修理の際に補機類にアクセスしやすくなります。^[37] 270度クランクシャフトを使用する直列2気筒エンジンは、不均一な点火順序を持つV型2気筒エンジンと同様の音と感触を持つことができます。

縦置きエンジンモデル

縦置きエンジンの直列2気筒オートバイはあまり一般的ではありませんが、1930～1938年のDresch Monobloc ^[38]や1949～1956年のSunbeam S7およびS8などがその例です。^[39]^[40]

このエンジン配置により、単気筒エンジンと同じくらい狭いオートバイが可能になり、^[41]特にオートバイレースの目的で空気抵抗が軽減されます。しかし、空冷エンジンの主な欠点は、後部シリンダーが前部シリンダーよりも高温になることです。^[7]^[42]

自動車での使用

2気筒エンジンは自動車ではあまり一般的ではありませんが、直列2気筒レイアウトは長年にわたっていくつかの自動車エンジンに使用されてきました。

最初の直列2気筒エンジンは、1895年に導入されたダイムラーモーターズのフェニックスエンジンの派生型で、このエンジンはその年のパナール車に使用されました。^[43]もう1つの初期の直列2気筒エンジン車は1898年のドコーヴィル・ヴォワチュレルで、ド・ディオンモデルから取った一対のシリンダーを前後に取り付け、座席の下に配置していました。^[44]

直列2気筒エンジンは、1957年フィアット500、1958年スバル360、1958年NSUプリンツ、^[45] 1962年三菱ミニカ、1967年ホンダN360、1970年ホンダZ600、1972年フィアット126、^[46]^[47] 1988年VAZオカ、^[48] 1988年ダチア・ラストゥン、^[49] 1980年ダイハツクオーレ、^{[50] 2008年}タタ・ナノなど、様々な小型車に使用されてきた。^[51]

2024年1月現在、量産車に使用されている直列2気筒ガソリンエンジンは、フィアットツインエアエンジン（フィアット、ランチア、アルファロメオのさまざまなモデルに使用）のみとなっています。

ピアッジオ・ポーターは2020年までディーゼル直列2気筒エンジンを使用していた。^[52]

船舶での使用

直列2気筒エンジンは、船内機、船外機、ジェットポンプモーターとしてよく使用されています。^[53]

20 世紀初頭、モアカムベイプラウナーズ、ランカシャーノビーズなどのイギリスのガフリグ漁船には、リスターやケルビンE2 3.0リッターガソリンパラフィンエンジンなどの船内エンジンが後付けされることがありました。

1950年代から、船外機メーカーは、シリンダーを積み重ね、クランクシャフトでプロペラシャフトを駆動する基本的な直列エンジン設計を採用していました。スズキ15船外機は1989年に導入されました。^[54]

その他の用途

その他の用途としては、トラクター（1960年までのジョンディアのさまざまなモデルなど）^[55] スノーモービル[ ^56]^[57] 水上バイク^[58]^[59]全地形対応車^{[60] [}^61]などがあります。^{[62]設計バリエーションには、2ストローク、4ストローク、ガソリン、ディーゼル、}^[63] 空冷、水冷、自然吸気、ターボチャージャーなどがあります。^[64]

超軽量飛行機、単座ジャイロコプター、小型自家製飛行機にも直列2気筒エンジンが使用されており、^[65]ヒルト2704やキュユナ430-Dなど、もともとスノーモービル用に設計されたエンジンがよく使用されている。 ^[56]^[66]^[67]超軽量飛行機専用のエンジンには、ロータックス503やロータックス582がある。^[68]直列2気筒エンジンは、大型の無線操縦飛行機にも使用されることがある。^[69]^[70]

参照

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直列2気筒エンジン

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