バルブタイミング

車は、燃料を燃やして力を生み出し、その力で動いています。燃料が燃えた後に残るガスは、排気ガスと呼ばれ、煙突のような管を通って車の外に排出されます。この排気ガスは、ただ燃えカスというだけでなく、エンジンの働きを良くするために利用することもできるのです。それが、排気の慣性効果と呼ばれるものです。 排気ガスにも重さがあり、動き続ける性質、つまり慣性があります。排気ガスは、排気管の中を波のように動いて流れていきます。この波の動きをうまく利用することで、エンジン内部の空気の流れを調整することができるのです。排気管の太さや長さなどを工夫することで、排気ガスの波を適切に制御し、エンジン内部の空気を効率的に出し入れすることが可能になります。 例えば、エンジンの回転数が速いとき、排気ガスは勢いよく排気管に流れ込みます。この勢いを利用することで、排気管内に負圧、つまり空気が薄くなった状態を作り出すことができます。この負圧は、エンジン内部の燃焼後のガスをより早く排気管へ引き出す力となり、次の新しい空気をスムーズに吸い込むことができるのです。まるで、掃除機でゴミを吸い込むように、排気ガスがエンジン内部の空気を引っ張り出す役割を果たすわけです。この一連の作用により、エンジンはより多くの燃料を燃やすことができ、より大きな力を生み出すことができるようになります。 さらに、排気管の途中に膨らみを持たせた部分を設けることで、排気ガスの波の反射を利用し、エンジンの性能を向上させることも可能です。適切な位置に膨らみを設けることで、排気ガスの波を反射させてエンジン内部に戻し、燃焼後のガスを押し出す効果を高めることができます。 このように、排気の慣性効果をうまく利用することで、エンジンの働きを良くし、車の燃費向上や出力向上に繋げることができるのです。

車は、燃料を燃やすことで力を生み出し、その力で動きます。燃料を燃やすために必要な空気を取り込み、燃えカスを外に出すための大切な部品が弁です。この弁の開閉を調整するのが、カム軸という回転する部品です。カム軸には、山のように出っ張った部分があり、この山の角度と高さが弁の開閉のタイミングと量を決めます。このカム軸と、エンジンの動力を生み出す軸であるクランク軸との角度関係が、カム中心角と呼ばれるものです。 カム中心角とは、弁が最も大きく開いた瞬間の、クランク軸の回転角度を指します。この角度は、エンジンの調子に大きな影響を与えます。例えば、高回転で大きな力を出したいエンジンでは、カム中心角を大きく設定することがあります。これは、高回転時にはより多くの空気を取り込み、より多くの燃料を燃やす必要があるためです。弁を大きく開き、長く開けておくことで、多くの空気をエンジンに取り込むことができます。逆に、燃費を良くしたい、街乗りなどで使いやすいエンジンでは、カム中心角を小さく設定することが一般的です。 カム中心角の設定は、エンジンの性格を決める重要な要素の一つです。最適なカム中心角を見つけるためには、エンジンの使い方や目的、求める性能などを考慮する必要があります。例えば、力強い走りを求めるスポーツカーでは、高回転域での出力向上を重視してカム中心角が設定されます。一方、燃費の良い走りを求める乗用車では、低回転から中回転域での効率を重視して設定されます。 カム中心角の設定が適切であれば、エンジンは滑らかに回り、無駄なく力を発揮できます。しかし、設定が不適切な場合は、エンジンの力が十分に出なかったり、燃費が悪くなったり、排気ガスが汚れたりする可能性があります。そのため、エンジンの設計段階では、カム中心角を綿密に計算し、最適な値に設定することが非常に重要です。それは、まるで料理の味付けを決めるようなもので、エンジンの性能を最大限に引き出すためには欠かせない作業と言えるでしょう。

自動車の心臓部である原動機、その性能を表す大切な尺度の一つに圧縮比があります。圧縮比とは、原動機の心臓部である円筒形の部屋の中で、上下に動く部品である活塞が最も下がった状態と、最も上がった状態の容積の比率を指します。活塞が下がった状態での部屋の容積を、活塞が上がった状態での容積で割ることで算出されます。 この圧縮比の値が大きいほど、燃料と空気の混合気をより強く押し縮めることができます。強く押し縮められた混合気は、少ない燃料でも大きな爆発力を生み出し、力強い動力へと変換されます。つまり、圧縮比が高いほど、燃費が良く、力強い走りを実現できると言えるでしょう。 しかし、圧縮比を高くすれば良いという単純な話ではありません。圧縮比を高くしすぎると、混合気が高温高圧になりすぎることで、異常燃焼と呼ばれる不具合が生じやすくなります。この異常燃焼は、金槌で叩くような異音を伴うことから敲音と呼ばれ、原動機に大きな負担をかけ、損傷させる可能性があります。敲音は、点火プラグによる燃焼前に、混合気が自然発火してしまう現象で、原動機の円滑な動作を阻害します。 そのため、自動車メーカーは、原動機の設計段階において、出力と耐久性のバランスを慎重に考慮し、最適な圧縮比を設定しています。高い出力性能と、長く安定して使える耐久性を両立させることが重要です。圧縮比は、自動車の燃費性能にも大きく影響するため、各メーカーは様々な技術を駆使して、理想的な圧縮比の実現に尽力しています。これにより、環境性能と運転の楽しさを両立した自動車の開発が進められています。