掃気

二行程機関の心臓部とも言える混合気の入れ替え、すなわち掃気。その理想形が完全掃気です。二行程機関は、ピストンの上下運動を利用して動力を生み出します。この際、四行程機関とは異なり、吸気と排気を同時に行うという、独特の仕組みを持っています。吸気ポートから新しい混合気をシリンダー内に送り込み、それと同時に排気ポートから燃えカスを排出するのです。この一連の動作こそが掃気と呼ばれる工程です。 完全掃気では、この吸気と排気がまるで油と水のように、混ざり合うことなくシリンダー内を移動すると考えられています。新鮮な混合気はピストンによって押し上げられ、燃焼後の排気をシリンダーの外へと追いやります。この時、新しい混合気は排気と混ざることなく、ピストンが上昇するまでシリンダー内に留まり、燃えカスを完全に押し出すという理想的な状態を想定しています。まるで、古い空気を新しい空気できれいに押し流すかのようです。 しかしながら、現実のエンジンでは、この完全掃気を実現することは非常に困難です。吸気と排気は、シリンダー内部の形状や温度、圧力などの様々な要因によって複雑な流れを作り出し、どうしても混合気が排気と混ざってしまう部分が生じます。その結果、一部の新しい混合気も排気ポートから出て行ってしまい、燃費の悪化や出力の低下につながる短所も併せ持っています。完全掃気は、あくまで理論上の概念であり、エンジンの設計や性能評価における指標として用いられる理想的な状態なのです。近年の技術革新により、掃気効率を向上させる様々な工夫が凝らされていますが、真の完全掃気を実現するには、まだまだ乗り越えるべき壁が多く存在しています。

二行程機関は、四行程機関とは異なり、吸気、圧縮、燃焼、排気の行程をクランク軸の一回転で完結させます。そのため、燃焼を終えた排気ガスをシリンダーから排出すると同時に、新しい混合気をシリンダー内に送り込む必要があります。この排気と吸気の入れ替え作業こそが掃気です。掃気は二行程機関の性能を左右する重要な工程であり、いかに効率的に排気と吸気の入れ替えを行うかが、出力や燃費、排気ガスの特性に大きく影響します。 掃気は、シリンダー内の空気の流れを制御することで、燃焼済みの排気と新しい混合気が混ざり合うのを最小限に抑え、燃焼効率を高めることを目的としています。もし排気と混合気が十分に séparation されないと、未燃焼の混合気が排気と一緒に排出されてしまい、出力低下や燃費悪化、排気ガス悪化につながります。逆に、掃気が効率的に行われれば、より多くの混合気をシリンダー内に送り込み、より多くの排気ガスを排出できるため、出力と燃費が向上し、排気ガスも浄化されます。 掃気方式には様々な種類があり、大きく分けるとクロス掃気、ループ掃気、ユニフロー掃気などに分類されます。それぞれに特徴があり、採用される機関の種類や用途によって使い分けられています。クロス掃気は、吸気口と排気口がシリンダーの対向側に配置されている方式で、構造が単純であるという利点があります。しかし、排気と吸気が衝突しやすく、掃気効率が低いという欠点もあります。ループ掃気は、吸気口と排気口がシリンダーの同じ側に配置されている方式です。吸気の流れがループ状になるため、クロス掃気に比べて掃気効率が向上します。ユニフロー掃気は、吸気がシリンダーの一方から入り、排気が反対側から出る方式です。この方式は掃気効率が最も高く、高出力の二行程機関に採用されることが多いです。それぞれの方式には利点と欠点があり、最適な方式は機関の設計や用途によって異なります。どの方式を採用するかは、出力特性、燃費、排気ガスの特性、製造コストなど、様々な要素を考慮して決定されます。