ロングストロークとショートストロークとは?シリンダーのボア径に対するストロークの比率【バイク用語辞典:4ストロークエンジン編】

■自動車用エンジンはロングストローク、バイク用エンジンはショートストロークが主流

●ロングストロークは低回転高トルク型、ショートストロークは高回転高出力型エンジン

同じ排気量のエンジンでも、ボア径とストロークの長さが違えば、エンジンの特性は大きく変わります。目的や用途によって、ロングストロークか、ショートストロークかの設定が決まります。

バイクはショートストロークが主流ですが、ロングストロークとショートストロークの得失について、解説していきます。

●ボア/ストローク(B/S)比とは

エンジンの排気量は、シリンダーの内径(ボア)と、ピストンが上下運動する上死点から下死点までの移動する距離(ストローク)で決まります。具体的には、以下の式で示されます。

ロングストロークとショートストローク
ロングストロークとショートストローク

・排気量 = π × (ボア)2 × 1/4 ×(ストローク) × (気筒数)

ボアよりもストロークが長いとロングストロークエンジン、ボアよりもストロークが短いとショートストロークエンジン、またボアとストロークがほぼ同じ場合はスクエアエンジンと呼ばれます。

ボアストロ-ク(B/S)比で表すと、ロングストロークはB/S比<1、ショートストロークはB/S比>1、スクエアはBS比=1です。

●ロングストロークエンジンの特性

ロングストロークでは、ボアが小さいので燃焼室は丸みを帯びたコンパクトな形状になり、また同じエンジン回転数でもピストンの上下移動速度は大きくなります。

燃焼室がコンパクトになると燃焼室の表面積が小さくなり、燃焼による発熱が壁面から放出される熱損失が減少します。またピストン速度が大きくなると、シリンダー内の空気流動が活発になり、燃焼速度が速くなります。

ロングストロークエンジンは、熱損失の低減と燃焼速度の急速化によって燃費が良くなります。

一方、燃焼室がコンパクトなため吸・排気弁を大きく設定できず、高速域の吸入空気量が減少します。また、ピストン速度が上がるとピストン慣性力が大きくなるため、クランクシャフトなど回転部の補強が必要となり、高速域のフリクションが増大します。

したがってロングストロークエンジンは、燃費に優れますが高回転高出力化には向いていません。一方低中速域では、吸気弁の大きさによる吸入空気量の制約が少なく、コンパクトな燃焼室はノッキングが発生しにくいことから、低中速トルクは向上します。

●ショートストロークエンジンの特性

ショートストロークは、ロングストロークと全く逆の特性を示します。ボアが大きいので燃焼室は扁平な形状になり、また同じエンジン回転数でもピストン速度は小さくなります。

燃焼室が扁平なので熱損失が大きくなり、燃費には不利です。一方、吸・排気弁が大きく設定でき、ピストン速度が小さいため高回転化に対応でき、高回転高出力が可能です。

したがってショートストロークエンジンは、燃費と低速トルクは期待できませんが、高回転高出力化に向いているエンジンです。

●バイクエンジンは、なぜショートストロークが主流か

低速トルクに強いロングストロークと高速出力に優れたショートスロークですが、一般にバイク用エンジンはショートストロークエンジンが主流です。

排気量あたりの車重をバイクと自動車で比較すると、バイクは自動車の1/4~1/5ほどと軽量です。そのため、バイクのエンジンには実用域で高いトルクは必要ありません。その分、ショートストロークで高速出力を確保しています。

ただし、瞬発力でなくトルク重視の長距離走行を目的とした大排気量のツアラータイプなど一部のモデルには、ロングストロークエンジンが採用されています。また、独特の鼓動感で有名なハーレーは、ロングストロークで有名です。


自動車は、燃費重視でロングストロークエンジンが、バイクは高出力重視でショートストロークエンジンが主流です。バイクも燃費競争が勃発すると、ロングストロークエンジンが増えるかもしれませんが、嗜好性の強いバイクにはその可能性はないと思われます。

(Mr.ソラン)