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キャブレターとは

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ガソリンを燃料とする予混合燃焼機関である車のエンジンではガソリンと空気を混ぜて爆発しやすい霧化の混合気(ガス)を作ります。液体であるガソリンは、気化器であるキャブレターによって気化し(霧のようなガス状態にする)、ガス状態になってシリンダーに入ります。キャブレターは、単にガソリンを気化する働きを担うだけでなく、エンジンの出力を加減する働きも担っています。水冷4サイクルエンジンに使われているキャブレターは外見上は簡単な形状ですが、内部の構造は複雑です。内部構造が複雑になっている理由は、キャブレターが、ガソリンを適量に流出させる、空気を適量に吸い込む、ガソリンと空気を混ぜて爆発しやすい霧化の混合気を作る、必要に応じて薄い混合気を作る、必要に応じて濃い混合気を作る、運転中アクセルを踏むだけで操作できるようにするといった様々な役割を担っているからです。キャブレターの基本体は以下で構成されています。燃料ポンプからのガソリンを入れるフロートチャンバー、ガソリン面とともに上がり下がりするフロート、フロートとともに上がり下がりし入り口を閉じたり開いたりする針弁、ガソリンの出口である主ノズル、ガソリンと空気を混ぜるベンチュリーと空気の流速を早めるベンチュリー。

予混合燃焼機関である車のエンジンでは、動力を1回発生させるのにガスの吸入、ガスの圧縮、ガスの膨張爆発、ガスの排出の4つの作動を行う必要があります。シリンダーへの吸入前に、ガソリンと空気を混ぜて爆発しやすい霧化の混合気(ガス)を作らなければなりませんが、この混合気を作りシリンダーに吸い込ませる(噴射させる)装置をインジェクター(燃料噴射装置)と言います。インジェクターは従来使われていたキャブレター(気化器)に取って代わる装置で、インジェクターの特徴については、キャブレターの特徴と比較することで明確にされます。言ってみれば、キャブレターはアナログの燃料噴射装置でインジェクターはデジタルの燃料噴射装置です。キャブレターは燃料ポンプからのガソリンを入れるフロートチャンバー、ガソリン面とともに上がり下がりするフロート、絞り部を持つベンチュリなどの部品で構成されており、負圧によって燃料を霧化、噴射させます。作動の要は負圧であり、電気のような動力源を持ちません。対してインジェクションは電気で働き、コンピューター制御によってガソリンの送る量を自動的に制御します。エンジン始動のしやすさは元より、環境適応性能、触媒クリアの問題(実際、バイクの分野では排ガス規制をクリアするためにキャブレターに取って代わりました)、燃費、メンテナンス性(メンテナンスフリー)といったあらゆる部分でインジェクターが勝っています。簡単に言えば、ハイテクのコンピューターにまかせっきりでOKというわけです。対してキャブレターはメンテナンスが必要で(安上がりですが)、暖機運転をしなければならないなど些か前時代的な装置です。

エンジンはエンジン本体と付属装置=エンジン装置によって構成されています。エンジン本体は、吸入・圧縮・膨張・排気のサイクルを司る部分及びその往復運動を回転運動に変えるクランク機構を担う部分です。即ち、シリンダー、シリンダーヘッド、吸気マニホルド、排気マニホルド、水ジャケット、ピストン、連接棒、クランク軸、カム軸、カム、押し棒、弁テコ、吸気弁、排気弁です。エンジン装置には燃料装置、冷却装置、潤滑装置、排気・消音装置、始動・発電装置、点火装置があります。燃料装置は、タンクからの燃料を噴射して、シリンダーに吸い込ませる役割を担い、タンク、燃料管、燃料ポンプ、燃料噴射装置、空気清浄機(エアクリーナー)からなっています。冷却装置と潤滑装置はエンジンの過熱を防ぎ摩擦抵抗を減らす役割があります。冷却装置については、前述のように水ジャケットはエンジン本体に属しシリンダーの外周を取り巻いていますが(この中に水が流動してシリンダーから熱をとる)、水ポンプ、ファン、サーモスタット、ラジエーター(放熱器)はエンジン装置に属します。排気・消音装置は、排気管及び消音器(マフラー)です。始動・発電装置は、始動発電機及び充電発電機です。点火装置の役割は、シリンダー内で圧縮された混合気を点火して爆発させることです。点火は電気のスパーク火花で行います。点火装置の仕組みは、点火プラグ、点火コイル、配電器、断続器及びそれらを結ぶ電線からなっています。

エンジンは、ガソリン等の燃料を燃焼させ、そのエネルギーを利用して動力を発生させる機械のことを言います。しかしながら、大気よりも高い圧力をかけることにより燃焼室内への酸素供給量を増やすことによって燃焼効率を上げるための機械が開発されました。これが過給器です。この中の一種としてターボチャージャーやスーパーチャージャーというものがあります。ターボチャージャーというのは、過給器の中でも特に、エンジンの燃焼室内で発生した排気を利用して空気を圧縮し、それをエンジン内部の燃焼室内に送り込むことによって、より多くの酸素を届ける機構のことです。本来廃棄されるはずの排気ガスを利用している天においては非常に効率が良いと言えます。ターボチャージャーは主に船舶や発電機などに利用されています。スーパーチャージャーは、ターボチャージャーと違い、主にエンジンの出力を直接利用して、コンプレッサーを動かすことにより空気を圧縮して燃焼室内に送り込む仕組みのことを言います。スーパーチャージャーには遠心式、ルーツ式、リショルム、スクロール式、ベーン式、レシプロ式など様々な方式が存在しており、自動車には主に遠心式が用いられています。

直噴エンジンとは

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従来はディーゼルエンジンに多く採用されていた「直噴エンジン」ですが、最近ではガソリンエンジンにも採用されるようになりました。従来のエンジンでは吸気管内に燃料を噴射し、吸気管の中で燃料と空気を混ぜ合わせた後、その混合気をシリンダの中に吸入しますが、直噴エンジンはシリンダの内部に空気だけを吸入し、燃料は直接シリンダ内に噴射します。そのため、従来のエンジンに比べてエンジンの吸入時に使う力が少なくて済む上、圧縮比を高めに設定出来るため、燃費の向上に貢献しています。吸入の際に使う力が少なかったり、圧縮比を高めに設定出来ることで、使う燃料の量を減らすことが出来るためです。このように、直噴エンジンには従来のエンジンにはないメリットがあるのです。しかし、デメリットも当然あります。直噴エンジンは、高温や高圧に耐えることが出来る専用のパーツが必要となるため、エンジン全体のコストが高くなります。また、質の良くないガソリンやレギュラーガソリンを使った際に異常燃焼を起こしやすく、価格の高いハイオクエンジンの使用が推奨されるのもデメリットとして挙げられます。その他にも、シリンダ内にガソリンの燃えカスが溜まりやすく、エンジンオイルを頻繁に交換しなければなりません。

SVとは

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SVとはサイドバルブ(Sidevalve)の略で、吸気バルブと排気バルブがピストンの上ではなく、シリンダーの横に並んで上向きに配置されているのが大きな特徴です。また、シリンダーヘッドが平らな形をしていることから、フラットヘッドエンジンとも呼ばれています。
4ストロークエンジンの原型とも言えるもので、構造は非常にシンプルなため、エンジン本体をコンパクトにすることができます。また、エンジン内部の駆動箇所が少ないために丈夫であること、ヘッドには点火プラグ以外の付属部品が不要で、ヘッドを外しての修繕や調整も容易なことなどが長所です。
反面、シリンダーが下側に設置されているのに対し吸気や排気のバルブが上向きに装着されているため給排気の流れが非常に悪く、エンジンの回転率や最高出力が低くなってしまうなど、効率の悪いシステムであることが最大の弱点で、現在国内ではほとんど使用されていません。
こういった欠点を解消するためにレシプロエンジンの構造はバルブをシリンダー上に構えたOHV、シリンダーヘッドに1本のカムシャフトを備えたSOHC、カムシャフトを2本備えたDOHCへと進化を遂げ、現在ではSOHCやDOHCが自動車・オートバイのエンジンの主流となりました。

OHVとは

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OHVとは、シリンダヘッドにバルブを備えているエンジンでオーバーヘッドバルブの頭文字をとっています。カムシャフトの位置が下にあり、ブッシュロッドという長い棒を通してロッカーアームを押し上げることでバルブは開閉します。タイミングチェーンがないので軽く整備が比較的簡単です。重心が低いためコーナリングの性能が高く、ブッシュロッドやロッカーアームの音が魅力的です。カムシャフトが多いほどエンジンの回転数は高いため、OHVは回転数が悪いと言われます。しかし通常の乗用車でデメリットとなることはありません。アメリカでF1より注目されるNASCARでは、OHVを搭載したものしか参加することはできません。アメリカでは日本よりも根強い人気を誇っており、シボレー・コルベットに採用されているのが有名です。高回転ができない欠点を克服しており、6153ccのエンジンでも6000回転で最高出力460psを実現しています。コルベットではボンネットを低くできるため、フロントエンジンとは思えないほどデザインが美しくなります。OHVはその扱いやすさから4サイクルエンジンの自家発電機やポンプ、農作業用の汎用エンジンにも用いられています。

DOHCとSOHCとは

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車が走るために必要なエンジンの働きは、エンジンのシリンダー内をピストンが上下運動をすることで、メインの駆動軸を回転させて駆動力を得ることです。ピストンを上下するためにガソリン混合器を吸入し、爆発させて回転を得ているのです。この際シリンダー内に混合気を吸入する弁、また排出する弁が必要になります。エンジンヘッド部にこの弁を配置したものをOHV(オーバーヘッドバルブ)といい、これらの弁をタイミングよく開閉するためにカムが必要です。SOHCはエンジン上部にカムを備えたシャフトを配置し、1本のカムシャフトで部品を介してバルブを開け閉めします。対してDOHCは、吸気弁・排気弁それぞれにカムシャフトを備え、部品を介さずに直接バルブの開け閉めをするものです。カムシャフトを備えたエンジンはタイミングベルトによってバルブの開け閉めとエンジンの回転を同期させます。高速回転するエンジン内部では、当然このカムシャフトの動きも高速になりますので、故障する可能性が少ない構造が有利です。SOHDでは一旦部品を介することによって当然故障個所が増えることになりますが、バルブを直接直角に押し出す動きをするDOHCの方が故障のリスクを抑えることができます。

走るための原動力であるエンジンは、燃料になる物質と酸素を燃焼させて動力化する方法が一般的な内容になっています。エンジンの種類はボディの大きさによって変わっていくものですが、最近は小型タイプが主流となるので、まずは基本的な内容を確認するような習慣が重要です。さらに動力となるエンジンは、構造の段階から逐一チェックしてみる姿勢が大切な側面になっていき、ディーゼルの時代からハイブリッドへ変化していこうとしている現在では新たな部品の製作も不可欠な要素になるのです。市販されているタイプの詳細をチェックしながら、環境に優しいエネルギーの開発へ着手していくようにする部分が肝心となっていきます。
その一方でガソリンで作動させていた構造を今一度見直していくような体制も強化されていて、電気分解を用いて生み出す電気自動車の開発に押されがちになりつつあります。販売まで期間がまだまだかかるものの、次世代のエネルギーということもあって実状は明るい兆しが大半を占めているのです。さらにハイパワーを生み出すような構造が出来つつあるトラックや鉄道の分野では、環境に対して最大限の配慮をしたようなエンジンが搭載されるようになっています。

gf1420160078l gf1420361966l自動車はどのようにして動くのか、その構造については回転運動を生み出すのはエンジンなのです。これが回らなければタイヤを回すこともできません。
エンジンは燃料があって初めて動作します。また空気を圧縮してパワーを生み出すために空気も必要となります。そのためキャブレターというものがついていて、燃料と空気の量を調整しています。
このキャブレターがアクセルと連動しているのです。アクセルを開けたり閉じたりすることで燃料と空気の量を調整して回転数やパワーをコントロールしているのです。
エンジンのシリンダーの中にはピストンがありこれが上下運動します。シリンダー上部にはカムとバルブがついているものが一般的で、ここが開閉することで空気を取り入れたり排出を行うことができるようになっているのです。
ピストンが上にあがった時にバルブが開いて空気と燃料を入れて圧縮して爆発し、その力でピストンを下げます。圧縮して爆発したものは排気のバルブから排出してマフラーから出ていきます。これを連続でピストンが上下運動することでクランクシャフトを回転させます。
自動車はエンジンが動いて回転運動によってミッションで変速させてタイヤを回転させ動作するのです。

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