エンジン 排気管の秘密：エキスパンションチャンバー
二行程機関特有の部品である膨張室は、排気管に見られる独特なふくらみを持った部分のことを指します。この膨張室は、ただ排気ガスを排出する管ではなく、エンジンの出力特性を大きく変化させる重要な役割を担っています。その仕組みを詳しく見ていきましょう。
二行程機関は、吸気、圧縮、爆発、排気の四つの行程を、クランクシャフトの二回転で終えます。この短いサイクルの中で、排気行程と吸気行程が重なる時間帯が生じます。この時、せっかく吸い込んだ新しい混合気が、排気と一緒に外に流れ出てしまうのを防ぐ必要があります。同時に、燃焼室内の排気ガスを効率よく排出し、新しい混合気をスムーズに充填することも重要です。そこで、膨張室が活躍します。
膨張室は、排気ガスの圧力変化を利用して、エンジン性能を高めます。まず、爆発を終えた排気ガスは勢いよく膨張室へと流れ込みます。膨張室に到達した排気ガスは、その形状によって一度圧力が上がり、反射波となってエンジン側に戻ります。この反射波が排気ポートを閉じるタイミングと合うように設計することで、燃焼室から排気と一緒に出ていこうとする混合気を押し戻し、シリンダー内に閉じ込める効果を生みます。この現象を掃気効果と呼びます。
さらに、排気ポートが閉じた後、膨張室内の圧力は負圧へと変化します。この負圧は吸気ポートから新しい混合気を吸い込む手助けをします。こうして、膨張室は排気ガスの圧力波を巧みに操ることで、シリンダー内の混合気を効率的に交換し、エンジンの出力を向上させているのです。 膨張室の形状や大きさは、エンジンの排気量や回転数に合わせて最適に設計する必要があり、適切な設計がエンジン性能を最大限に引き出す鍵となります。
