4ストローク

記事数:(5)

エンジン

車の心臓部、レシプロエンジン:その仕組みと歴史

車は私たちの生活になくてはならないものとなり、毎日多くの車が道路を走っています。その車の心臓部ともいえるのが、繰り返し上下運動を行う部品を使って動力を生み出す「往復動機関」、つまり一般的に「レシプロエンジン」と呼ばれるものです。 このレシプロエンジンは、ガソリンや軽油といった燃料を燃焼させてピストンを動かし、その動きを回転運動に変えて車を走らせます。名前は聞いたことがあるけれど、詳しい仕組みは知らないという方もいるかもしれません。今回は、このレシプロエンジンの基本的な構造と、どのように動力が生まれるのかを分かりやすく説明します。 レシプロエンジンは主に、シリンダー、ピストン、クランクシャフト、そして吸気バルブと排気バルブといった部品で構成されています。シリンダーは筒状の形をした部品で、その中にピストンが上下に動きます。ピストンが下降すると、吸気バルブが開いて混合気がシリンダー内に入り、ピストンが上昇すると吸気バルブが閉じて混合気が圧縮されます。 圧縮された混合気に点火プラグが火花を飛ばして爆発的に燃焼させ、その燃焼の力でピストンが勢いよく押し下げられます。このピストンの上下運動が、クランクシャフトという部品を介して回転運動に変換され、最終的に車輪を動かす力となります。燃焼後のガスは排気バルブから排出され、再び吸気、圧縮、燃焼、排気のサイクルが繰り返されます。これがレシプロエンジンの基本的な動作原理です。 このような仕組みを持つレシプロエンジンは、長い歴史の中で改良が重ねられ、燃費や出力、環境性能などが向上してきました。 近年では、ハイブリッド車や電気自動車の登場により、主役の座を譲りつつありますが、依然として多くの車に搭載されている重要な動力源です。この機会に、車の心臓部であるレシプロエンジンの仕組みを理解し、より車への知識を深めていきましょう。
エンジン

車のエンジンオイル供給方式:圧送式

車の心臓部であるエンジン内部では、無数の金属部品が複雑に組み合わさり、高速で動いています。これらの部品同士が直接擦れ合うと、摩擦熱によって摩耗したり、焼き付いたりしてしまいます。これを防ぐために潤滑油、つまりエンジンオイルが必要不可欠です。エンジンオイルは、金属部品の表面に油膜を形成することで、部品同士の直接接触を防ぎ、摩擦や摩耗を軽減する役割を担っています。 エンジンオイルを各部に供給する方法は、大きく分けて二つの方式があります。一つは「はねかけ式」と呼ばれる方法です。これは、エンジンの回転運動を利用してオイルを跳ね飛ばし、部品を潤滑する比較的単純な仕組みです。クランクシャフトなどの回転部品にオイルを付着させ、その回転によってオイルを霧状に散布し、エンジン内部に行き渡らせます。この方式は構造が簡単でコストも抑えられますが、潤滑できる範囲が限られるという欠点があります。高回転になるほど潤滑が不足しやすく、また、オイルの消費量も多くなってしまいます。 もう一つは「圧送式」と呼ばれる方法です。こちらは、オイルポンプを使ってオイルを必要な場所に強制的に送り届ける方式です。オイルパンから吸い上げられたオイルは、フィルターでろ過された後、オイルポンプによって加圧され、オイル通路を通ってクランクシャフトやカムシャフト、ピストンなど、エンジンの重要な部分に的確に供給されます。この方式は、はねかけ式と比べて潤滑性能が高く、高回転・高負荷のエンジンでも安定した潤滑を維持できます。また、オイルの消費量も抑えられ、より効率的な潤滑を実現できます。現在、主流となっているのはこの圧送式で、多くの四サイクルエンジンがこの方式を採用しており、エンジンの高性能化、高出力化に貢献しています。
エンジン

排気バルブの深層探求

自動車の動力源であるエンジンは、ピストンが上下に動くことで力を生み出しています。このピストンの動きに合わせて、吸気バルブと排気バルブという二つの重要な部品が働いています。吸気バルブは新鮮な空気と燃料の混合気をエンジン内部に取り込み、排気バルブは燃焼後の不要なガスを排出する役割を担っています。今回は、この排気バルブの働きについて詳しく見ていきましょう。 エンジン内部では、ピストンが上昇する際に圧縮された混合気に点火することで爆発が起こり、ピストンを押し下げることで動力が発生します。この爆発によって生じた燃焼ガスは、エンジンの性能を維持するために速やかに排出する必要があります。ここで活躍するのが排気バルブです。ピストンが下がりきったタイミングで排気バルブが開き、燃焼ガスがマフラーへと排出されます。その後、排気バルブが閉じ、吸気バルブが開くことで、次の燃焼に必要な新しい混合気が取り込まれます。この一連の動作を繰り返すことで、エンジンはスムーズに回転し続けることができます。 排気バルブの開閉タイミングはエンジンの性能に直結しており、非常に重要な要素です。もし排気バルブが開くタイミングが早すぎると、燃焼行程が十分に行われずに動力が低下し、燃費が悪化する可能性があります。逆に、排気バルブが閉じるタイミングが遅すぎると、せっかく取り込んだ新しい混合気が排気バルブから出て行ってしまい、これもまた燃費の悪化につながります。 このような問題を防ぐため、排気バルブの開閉タイミングは精密に制御されています。エンジンの回転数や負荷に応じて、最適なタイミングで排気バルブを開閉することで、エンジンの出力向上、燃費の向上、排気ガスの浄化を実現しています。小さな部品ですが、排気バルブはエンジンの性能を左右する重要な役割を担っていると言えるでしょう。
エンジン

4ストロークエンジンの仕組み

自動車の原動力となる装置、エンジン。その中心的な存在である4行程エンジンについて詳しく見ていきましょう。 4行程エンジンは、ピストンと呼ばれる部品がシリンダーと呼ばれる筒の中を上下に動くことで動力を生み出します。このピストンの上下運動は、クランクシャフトという部品によって回転運動に変換され、最終的に車輪を回す力となります。 4行程エンジンは、吸気、圧縮、膨張、排気という4つの行程を1つのサイクルとして繰り返します。まず、「吸気」の行程では、ピストンが下がることでシリンダー内に新鮮な空気と燃料の混合気が取り込まれます。次に、「圧縮」の行程では、ピストンが上昇し、混合気をぎゅっと圧縮します。この圧縮によって、次の行程で大きな力を生み出す準備が整います。そして、「膨張」の行程。圧縮された混合気に点火すると、爆発的に燃焼し、ピストンを勢いよく押し下げます。このピストンの動きこそが、エンジンの動力の源です。最後に、「排気」の行程では、ピストンが再び上昇し、燃えカスを外に押し出します。 このように、4行程エンジンは4つの行程を順に繰り返すことで、連続的に動力を発生させます。この一連の動作は、まるで生き物の呼吸のように規則正しく行われ、自動車をスムーズに走らせるための重要な役割を担っています。それぞれの行程がどのような仕組みで動いているのか、より深く理解することで、自動車の構造への理解も深まり、より一層自動車に興味を持つことができるでしょう。
エンジン

自動車の心臓部:ポペットバルブの深淵

自動車の心臓部であるエンジン。その滑らかな動きを支える重要な部品の一つに、吸気バルブと排気バルブと呼ばれるものがあります。これらを総称して、ポペットバルブと呼びます。その名の通り、まるでキノコのような形をしており、キノコバルブやキノコ弁といった別名でも知られています。 ポペットバルブは、エンジンの頭脳ともいえるシリンダーヘッドに収められています。シリンダーヘッドには、ピストンと呼ばれる部品が上下に動いていますが、このピストンの動きと連動して、ポペットバルブは開閉を繰り返します。吸気バルブは、ピストンが下がるタイミングで開き、新鮮な空気と燃料をよく混ぜ合わせた混合気をシリンダー内に吸い込みます。そして、ピストンが上がるタイミングで閉じ、シリンダー内を密閉します。 一方、排気バルブは、ピストンが燃焼後のガスを押し上げるタイミングで開き、不要になった排気ガスを排出します。その後、再びピストンが下がるタイミングで閉じ、次の吸気工程に備えます。このように、ポペットバルブはエンジン内部の空気の流れを精密に制御し、エンジンの力強い動きを生み出す源となっているのです。 この小さな部品は、私たちの乗る自動車をはじめ、多くの乗り物で広く採用されています。一見地味な存在ですが、自動車の性能を大きく左右する重要な役割を担っている、縁の下の力持ちと言えるでしょう。