車の心臓部、内燃機関の仕組み
熱機関とは、熱の力を利用して動力を生み出す装置のことです。この熱機関は、作動流体(主に空気や水蒸気)を温める場所の違いによって大きく二つに分けられます。一つは外燃機関、もう一つは内燃機関です。
外燃機関は、機関の外で熱を作り、それを機関の中に伝えて作動流体を温める仕組みです。分かりやすい例として、蒸気機関車があげられます。蒸気機関車では、石炭などを燃やして水を温め、発生した水蒸気でピストンを動かします。熱を作る場所と動力を発生させる場所が別々になっているのが外燃機関の特徴です。かつては、工場の動力源や船のエンジンとしても広く使われていました。外燃機関は様々な燃料を使うことができ、比較的静かに動くという利点があります。しかし、装置全体が大きくなってしまうこと、熱を伝える過程でエネルギーのロスが生じることが欠点です。
一方、内燃機関は、機関の内部で作動流体を直接温めます。ガソリンエンジンやディーゼルエンジンが代表例で、燃料を燃やすことによって発生する熱で空気を膨張させ、その力でピストンを動かします。現在、自動車やバイク、飛行機など、多くの乗り物に使われているのがこの内燃機関です。内燃機関は、外燃機関に比べて小型軽量にできるため、乗り物に搭載しやすいという大きな利点があります。また、エネルギー効率も高いです。しかし、燃料の種類が限られること、排気ガスが発生することが欠点としてあげられます。
このように、外燃機関と内燃機関はそれぞれ異なる特徴を持っています。利用する目的や状況に応じて、適切な熱機関が選ばれています。