RC211VのV角 honda
990ccV型5気筒のホンダRC211VエンジンのV角は75.5度である。ここでは、なぜ75.5度なのか、点火間隔はどうなのか、1次慣性力の釣合から考えてみる。 |
1次慣性力=質量×クランク半径×(2×円周率×rpm/60)2×cosθ(θ=上死点からの回転角)。したがって、1次慣性力は上死点と下死点で最大(向きは逆)になり、その中間で0(ゼロ)になる。計算しやすくするため、以下では回転数一定とし、1次慣性力=Pcosθとする。 |
(1) 単気筒の釣合 |
右図は、中間(上死点から90度回転)の状態で、1次慣性力はゼロだが、バランスウェイトが横向き(クランクピンの反対方向)に (P/2)sin90=P/2(青色矢印)の力を発生する。
縦方向と横方向の不釣合の合力は、縦方向と横方向の不釣合の自乗の和の平方根を求めてやって、 |
((P2/4) ×
(cos2θ+ sin2θ))0.5
= P/2 したがって、常時P/2の不釣合が発生することになる。
右図は上死点からθ度回転した状態で、縦方向に(P/2)cosθ(黄緑矢印)、横方向に(P/2)sinθ(青鎖矢印)の不釣合があり、その合力は0.5P(空色矢印)となり、その力の向きはクランクピンと対称の方向となることを示している。 |
(2) V型2気筒の釣合 (1)と同様に単気筒あたりP/2だけ釣り合うようにクランクシャフトのバランスウェイトを設定し、V角をV、位相差をdとし、1気筒は水平(x軸)にあるとすると、水平気筒の任意の回転角θの時の不釣合は、 水平方向の不釣合Fx = (P/2) × (cosθ + cos(θ+d)cosV - sin(θ+d)sinV) 垂直方向の不釣合Fy = (P/2) × (sinθ + cos(θ+d)sinV + sin(θ+d)cosV) FxとFyの自乗の和の平方根を求めてやると、 ((P2/4) ×
(cos2θ + cosθcos(θ+d)cosV・・・・))0.5 |
ホンダの市販4ストロークエンジンに使われてきた2気筒のクランクピンをオフセットする、いわゆる位相クランクについて考えてみる。 4輪の60度V型6気筒の例: |
(3) V型5気筒の釣合
RC211Vは前バンク3気筒、後バンク2気筒である。このエンジンの1次慣性力を釣合わすためには、外側4気筒分で単気筒分の不釣合を作り、中央単気筒の不釣合で相殺すればよい。 |
2×Pcos((d+V)/2) = P/2 cos((d+V)/2) = 1/4 |
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RC211Vのクランクシャフトは公表された右図のように両外側の2気筒ずつがそれぞれクランクピンを共有しているので、d=V(向かい合う気筒のクランクピンをオフセットすると強度・剛性が低下するので、これはレーシングエンジンでは当然のことである)。 したがって上式は下式になる。 |
cosV = 1/4 V = 75.5225 (度) |
また、普通の90度V型4気筒であれば僅かながら1次慣性力に起因する偶力が発生するが、RC211Vのクランクピンの配置であれば1次慣性力に起因する偶力は発生しない。RC211VのV角が75.5度なのは当然である。 |
これを図で見る。右図において、前バンク両側2気筒(1、3番気筒)が上死点にあるとすると、前バンク両外側2気筒の不釣合(1次慣性力とカウンターウエイトの遠心力の合力:以下同じ)は前バンク方向に各P/2となる(青矢印:矢印の大きさはP/2)。 この時、後バンク2気筒(4、5番気筒)のクランクピンは上死点後75.5度にあり、その不釣合は、(1)から後バンク後方75.5度の方向に各P/2である(空色矢印)。 この外側4気筒の不釣合の合計は後バンク方向にP/2になる(黄緑矢印)。 これを打ち消すために、中央気筒(2番気筒)の不釣合P/2は、黄緑矢印の逆方向・上死点後104.5度(赤矢印)にあればよい。この時の中央気筒のクランクピンの位置は(1)から上死点前104.5度である。 なお、図で分かるよう1次慣性力に起因する偶力は残らない。 このクランク配置の点火サイクルは次の4通りが考えられる。 |
No | 点火順序 | 点火間隔 (度) |
1 | 1-2-5-3-4 | 104.5-180-75.5-284.5-75.5 |
2 | 1-5-3-2-4 | 284.5-75.5-104.5-180-75.5 |
3 | 1-2-4-3-5 | 104.5-180-75.5-284.5-75.5 |
4 | 1-4-3-2-5 | 284.5-75.5-104.5-180-75.5 |
追記1
このページを公開したのは2002年9月25日だが、「奇数気筒のV型内燃機関」に関するホンダの特許出願の内容が同日に公開されていた。辛うじて私の公開は間に合っていたことになる。出願内容でも点火間隔は示されていなかったが、2006年9月頃、ホンダからRC211Vの点火サイクルが次のとおり公開された。各気筒の番号は、1:前左、2:後左、3:前中、4:後右、5:前右であり、私の番号の付け方とは異なるので、( )内に私の番号の付け方による番号を記した。
このサイクルは上のNo4である。 追記2 山下氏も本頁をご存じのようで、サイクルサウンズ誌2005-6号に掲載されたインタビュー記事で、記者のRC211Vの点火間隔についての質問に対し、山下氏が「野田健一さんという方が個人で解析して〜」と答えている。現役の技術者の方に、このような場末の頁をご覧いただいていたとは光栄に至りである。 追記3
ホンダが2009年4月3日にサイト上に公開したWGP参戦50周年記念冊子(PDFファイル)20頁(電子ファイル上では22頁)に次の記述がある(気筒番号は、1:前左、2:後左、3:前中、4:後右、5:前右)。 この文からすると、2004年型は
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RACERS Volume 47(2017三栄書房)23頁で、上のウェブサイト、本と同じライター氏が「〜スロットルの開け始めのスピニングを抑制する目的で、それまでの不等間隔爆発から、同ピンである前1-2番と、後4-5番の点火タイミングを同爆に変更した仕様も投入された」とあり、相変わらず同じ誤りをしている。 同誌の83頁の諸元表は「HONDA 発表値」で、2004年型の同爆仕様の順序間隔は「♯2,4→♯3→♯1,5」で、点火間隔は「180° 255.5° 284.5°」となっている。これは上のNo1と同じ。 当該ライター氏の無理解を理由に同時点火仕様はないと判断していたが、訂正する。 |
追記4(2023/11加筆) https://youtu.be/qYvibx8oSKE 元ホンダ技術者による解説。 右図は動画から切り出したもので、RC211Vの点火間隔を「76-76-208-76-284度」としているが、2006年秋にホンダが「75.5-104.5-180-75.5-284.5度」と公表済。 既に点火間隔の答えが多くのサイト、雑誌、書物にあるのに、元技術者が(75.5度を76度と表記していることはともかく)慣性力の釣合を考慮しない誤った点火間隔を発表するのは残念。 MENU |