ループ掃気

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シュニューレ掃気の解説

二行程機関は、四行程機関に比べて行程数が少ないため、構造が簡素で軽く、同じ排気量であれば高い出力を得られる特徴があります。しかし、二行程機関には、燃焼済みのガスを排出しつつ、同時に新しい混合気を吸入させる「掃気」という難しい課題があります。この掃気をいかに効率よく行うかが、二行程機関の性能を大きく左右します。 シュニューレ掃気は、この二行程機関特有の難題である掃気を巧みに解決する一つの方法です。シュニューレ掃気では、ピストンが下降する際に、吸気口から入った混合気の流れを制御することで、シリンダー内をループ状に混合気を流す独特の機構を備えています。このループ状の流れは、単に混合気をシリンダー内に送り込むだけでなく、燃焼済みのガスを排気口へと効果的に押し出す役割も担っています。まるで掃除機のように、シリンダー内をぐるりと回る混合気の流れが、燃焼済みガスを一箇所に集めて排気口から排出するイメージです。 この掃気方式の利点は、混合気と燃焼済みガスが混ざりにくいという点にあります。混合気と燃焼済みガスが混ざってしまうと、燃焼効率が低下し、出力の減少や排気ガスの悪化につながります。シュニューレ掃気は、この混合と排出を高いレベルで両立することで、二行程機関の効率を最大限に引き出すことに貢献しています。また、シュニューレ掃気は比較的シンプルな構造で実現できるため、機構が複雑になりがちな二行程機関において、大きなメリットと言えるでしょう。そのため、シュニューレ掃気は、小型のエンジンから、かつては一部の競技用車両など、様々な用途で採用されてきました。
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ループ掃気:2ストローク機関の心臓部

二行程機関特有の換気方式であるループ掃気は、ピストンの上下運動を利用して燃焼後のガスを新しい混合気で押し出す作業を巧みに行います。この混合気の押し出し作業は掃気と呼ばれ、ループ掃気はその一種です。 ループ掃気では、吸気口からシリンダー内に入った混合気が、ピストンの上部を迂回するようにしてシリンダー壁に沿って上昇していきます。この混合気の流れは、まるで渦を描くようです。混合気はシリンダーの上部に到達すると、今度は向きを変えて下降を始めます。そして、排気口から燃焼後のガスをシリンダーの外へ押し出します。このように、混合気がシリンダー内をループ状に流れるため、ループ掃気と呼ばれています。 ループ掃気は、部品数が少なく、構造が簡単です。そのため、エンジンを小型化、軽量化できるという利点があります。また、他の掃気方式と比べて掃気効率が高く、エンジンの出力向上に貢献します。これらの利点から、ループ掃気は小型船舶用のエンジンや一部の自動二輪車などに採用されています。 しかし、ループ掃気には、短所もあります。新しい混合気の一部が排気口から出てしまうため、燃料消費量が増加する傾向があります。また、排気ガス中に未燃焼の混合気が含まれるため、環境への影響も懸念されています。こうした短所を改善するために、近年では、より高度な掃気方式の開発も進められています。
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2ストロークエンジンの横断掃気方式

二行程機関は、吸気、圧縮、爆発、排気の行程をクランク軸の二回転で終える、構造が簡素な機関です。吸気と排気に特化した弁機構を持たないため、シリンダー壁に開けられた吸気口と排気口、そしてピストンの上下運動によって混合気の出し入れを行います。この混合気の入れ替え方法を掃気と言い、様々な方式があります。その中の一つが横断掃気です。 横断掃気では、ピストンが下降する際、クランク室が生み出す負圧によって吸気口から新鮮な混合気がシリンダー内に入り込みます。同時にピストンは排気口を塞ぎ、シリンダー内へと導かれた混合気はピストン頭頂部によって押し上げられ、シリンダー上部を旋回するように流れます。その後、ピストンが上昇すると排気口が開き、シリンダー内を横切るように流れた混合気は、燃え残りのガスと共に排気口から排出されます。 この混合気がシリンダー内を横切るように流れる動きが、横断掃気の名前の由来です。横断掃気は構造が簡素で製造費用を抑えられるという利点がある一方、新鮮な混合気の一部が排気口から出てしまう短所もあります。これは、吸気口と排気口がシリンダーの反対側に位置しているため、混合気がシリンダー内全体に行き渡る前に排気口に到達してしまうことが原因です。この欠点を補うため、ピストン頭頂部にはデフレクターと呼ばれる突起が設けられており、混合気の流れを制御することで燃焼効率の向上を図っています。しかし、それでもなお、4行程機関と比較すると混合気の排出ロスが多く、燃費や排ガス性能で劣る点が課題として残ります。
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2ストロークエンジンの掃気方式

車は、動力を得るためにエンジンを使います。エンジンには大きく分けて二つの種類があり、一つは四行程機関、もう一つは二行程機関です。二行程機関は、四行程機関と違い、クランク軸が一回転する間に吸気、圧縮、燃焼、排気の全行程を行います。これは、四行程機関が二回転で同じ行程を行うのと比べると、倍の速さで動力が発生することを意味します。 しかし、二行程機関には、排気と吸気を同時に行わなければならないという課題があります。そこで重要になるのが「掃気」と呼ばれる技術です。掃気とは、燃焼を終えたガスをシリンダーの外に出しつつ、同時に新しい混合気をシリンダー内に送り込む作業です。いかに効率よく掃気を行うかが、二行程機関の性能を大きく左右します。 掃気がうまくいかないと、新しい混合気が燃え切らずに排気と一緒に出て行ってしまう「ショートサーキット」という現象が起こります。これは、エンジンの出力低下と燃費悪化に繋がります。また、排気ガスに有害物質が含まれる原因にもなります。 効率的な掃気は、エンジンの出力と燃費を向上させるだけでなく、環境保護にも貢献するのです。 そのため、様々な掃気方法が開発されてきました。シリンダー内に適切な空気の流れを作り、燃焼済みのガスを確実に排出しつつ、新しい混合気を効率よく取り込む工夫が凝らされています。それぞれのエンジンの特性に合わせて最適な掃気方式を選ぶことで、二行程機関の性能を最大限に引き出すことが可能になります。 適切な掃気方式の採用は、高出力、低燃費、そして環境性能の向上という、相反する要求を両立させる鍵と言えるでしょう。