クロスプレーン

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クロスプレーン式クランクシャフトの3Dモデル。90度の角度でクランクアームが配置され、大きなカウンターウェイトが装着されている

クロスプレーン (Crossplane)とは、主にオットーサイクルの90度V型8気筒エンジンに用いられるクランクシャフトの構造である。

概要[編集]

4気筒分のクランクピンが90度の位相で配置されている。4気筒の各クランクピンは180度位相の1番4番セットと、同様の2番3番セットが90度で交わっている。名称はこれを軸線方向に眺めた時、十字型 (クロス) をなすことに由来する。

気筒列の配置角が90度のV型8気筒エンジンにクロスプレーンを用いるとエンジンの振動バランスに優れるため、一般的な乗用車用に適したエンジンとなる。その反面、重いカウンターウェイトが必要であり回転慣性質量が大きく応答性が劣る。また片列を直列4気筒エンジンと仮定した場合、点火の位相は45度 - 135度 - 45度 - 135度となり、片列の排気をマニフォールドで束ねると、45度位相の排気が集合部分で干渉し効率が低下する。ドロドロ (Burble) という特徴的な排気音はこのためである。排気干渉を避けるには左右気筒列で90度位相の各2気筒づつを束ねる必要があり、フォード・GTなど競技用車を除けば空間的制約からあまり実施例はない。 クロスプレーン実用化以前のV型8気筒エンジンでは、大多数の直列4気筒エンジンや水平対向4気筒エンジンと同様にフラットプレーン (Flatplane) が用いられていた。これは全てのクランクピンが180度位相で配置されており、名称は軸線方向に眺めた時、クランクピンは一線 (フラット) をなすことに由来している。クロスプレーンと異なり、気筒配置角を90度とする積極的な理由がなく、あらゆる角度で利用される。フラットプレーンのV型8気筒エンジンは振動バランスが取れないが、カウンターウェイトが軽いため応答が良く、片列の直列4気筒は点火位相が90度等間隔となるため、それらをマニフォールドで束ねても排気干渉せず澄んだ音を発する。乗用車用エンジンには振動低減のためバランスシャフトを備えるのが一般的であるが、レース用のフォード・DFVのように振動の発生を度外視してでも応答性を最優先してフラットプレーンを採用したV型8気筒エンジンではバランスシャフトを持たない場合が多い。

クロスプレーンは1915年にキャデラックピアレス(en:Peerless)で考案された。それ以前のV型8気筒エンジンは全てフラットプレーンであった。キャデラックは1923年にクロスプレーンを量産車両に採用し、ピアレスも1924年から追随した。

直列4気筒のクロスプレーン[編集]

直列4気筒エンジンにもクロスプレーンの概念が採用されている例がある。2009年のヤマハ・YZF-R1ではクロスプレーン式クランクシャフトが採用されたが、90度V型8気筒エンジンとは異なり振動が発生するため、特殊な形状のカウンターウェイトを備えている。

この概念は最初にMotoGPのレーサーヤマハ・YZR-M1で初めて採用された。その後ヤマハ発動機の金属鍛造技術の進歩により、市販車両にレース技術が還元された一例である[1]

このようなクロスプレーン式クランクシャフトは、ビッグバンエンジン点火順序(en:big-bang firing order)を併用する事で更なるパワーを発揮する。

関連項目[編集]

脚注[編集]

外部リンク[編集]