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キャブレターとは

2014/10/23

 

キャブレターと言うのは、ガソリンタンクにあるガソリンを霧状にするとともに、空気と混合してエンジン内部でガソリンが燃焼しやすい状態にするための装置です。ガソリンで動くものならば、自動車でもバイクでも使っています。それでは、どのようにして、ガソリンタンクに入っているガソリンを霧状にするのかと言うと、その原理は霧吹きとほぼ同じです。
エンジンが回転すると、シリンダー内部のピストンが下がり、それとともに吸気用のバルブが開きます。すると、空気とともに霧状になったガソリンがエンジンのシリンダー内部に入ってくるのです。この時の空気は、エアインテークからベンチュリーと呼ばれる流路を絞ったところを通過しますが、そのときに、ベンチュリー効果によって、空気の流速は上がります。空気は、ベルヌーイの法則と呼ばれる法則に従って、流速が速くなると圧力が低下します。そして、圧力が下がることで、ガソリンがタンクから吸い出され、霧状になって空気と混合されるのです。
しかし、ガソリンが幾らでも空気と混合すればよいわけではないので、一定量のガソリンだけが空気と混合するように、フロートチャンバーという構成品があって、この構成品の内部のガソリンを空気は吸い出すわけですが、フロートチャンバー内部のガソリンの量は一定に保たれるような仕組みになっています。

 

インジェクター(燃料噴射装置)とは

2014/10/23

 

ほんの20年ぐらい前まで、車のエンジンの吸気制御はラジエーター方式が一般的でした。ラジエーターは燃料を霧状にして吸い込んだ空気と混合させる装置です。言わば霧吹きのようなものですから、この霧吹きを調整することで、シリンダー内に吸い込まれる燃料の濃さも調整していました。言わば職人技のようなもので、非常に繊細な作業です。しかし車の電子制御が発達するなかで、燃料噴射をもっと積極的に電子的に制御しようということになってきました。つまりキャブレーター方式では、空気が吸いこまれる限りエンジン内に混合気が吸いこまれていってしまうことになります。しかしエンジンブレーキなどを効かせている場合には、こうした燃焼はまったくの無駄になってしまいます。また、気温や気圧の変化によっても求められる混合気の濃さは微妙に異なります。そこでシリンダー内に直接燃料を噴射するインジェクターと呼ばれる装置を使うことによって、最適な濃さの混合気を最適なタイミングでシリンダー内に噴射することができるようになったのです。これは画期的なことでした。車の燃費向上に非常に大きく貢献しただけでなく、少ない燃料で最大の爆発を得ることもできる希薄燃焼技術の開発にもつながったのです。

 

エンジン装置の仕組みと役割について

2014/10/23

 

自動車用エンジン装置の仕組みについてお話しします。
 エンジン内(燃焼室)で燃料(混合気)を燃焼させると大きなパワーを発揮し、それを駆動力に伝達し、装備品の電力へと変換する元になります。
燃焼室ではインテークバルブから混合気が送り込まれると、これをピストンで圧縮し、スパークプラグで点火させ、爆発(燃焼)後に排気バルブからエギゾーストマニュホールドに送り込まれ排気ガスとして排出されます。
ピストンの上下運動はコネクチングロッドによりクランクシャフトに伝達されると車輪の回転力へと伝わる仕組みでエンジン役割を果たします。
エンジンはクランクシャフトやカムシャフトをプーリーと繋ぐタイミングベルトを介してカムシャフトを動かすことで、インテークバルブから混合気が送り込まれ、排気バルブを作動させ、排気して、エンジンを冷却するためのオイルポンプやウォーターポンプもタイミングベルトにより同期されて作動しています。
エンジン始動が冷却・吸入・排気などを担い、またプーリーを駆動させることで、ラジエーターの冷却ファンが駆動し、オルタネーターの駆動やパワステオイルポンプの駆動も関連してきます。
このようにエンジンは他の機関と共に互いの役割を担うため、多くの部品で構成されています。

 

ターボチャージャーとスーパーチャージャーとは

2014/10/23

 

自動車の過給機にターボチャージャーとスーパーチャージャーというものがあります。
この2つの過給機の説明をします。
まず、ターボの方の説明は、一度内燃機関で燃焼された排気ガスをタービンで加速させ、回転させることで遠心圧縮機を稼働させ、再びエンジン内に送り込む排気をエネルギー利用した装置です。
本来の排気量を超える混合気が内燃機関へ送り込まれ、パワーとして発揮するため、効率よく大きな出力を得ることが出来ます。
そのため、本来ターボ車は早期に高速走行が可能で加速時に掛かる燃料消費が軽減できるため、燃費が良くなくてはいけないが、ターボ車の強みである走りという点でスピードを出してしまうドライバーが多いため、こうなると必然的に燃費が悪くなります。

一方、スーパーチャージャーは、クランクシャフトからベルトなどを介して取り出した動力によってコンプレッサーを駆動し、空気を圧縮してエンジンに加給する方法を採ります。
このような過給機を搭載する車は一般に燃費が悪いと考えられ、近年日本ではほとんど搭載されないことが多くなりましたが、モデルチェンジを境にダウンサイジングを図り、従来、2500CCの車で2000CCとして過給機が搭載され前モデルの排気量で同様のパワーが発揮できるという採用のされ方が多いです。

 

直噴エンジンの仕組み

2014/10/23

 

ガソリンエンジンにはいくつかの種類が存在します。まずガソリンエンジンの基本的な仕組みは、燃料(ガソリン)と空気の混合気をシリンダ内に吸入し、この混合気をピストンで圧縮したのち、点火、燃焼、膨張させてピストンを往復運動させます。

その中でも燃費向上の面で期待が寄せられているのが、直噴エンジンです。

50から200気圧という高圧のガソリンを、エンジンの吸気行程~圧縮行程でインジェクターからシリンダー内に直接噴射し、点火プラグの火花放電によって着火するものです。

メリットとして、出力の向上を図ることが出来ます。燃料噴射前は空気のみを圧縮するため、ノッキングが起こりません。さらに燃料噴射後は、噴射された燃料が気化熱を吸収することで、シリンダ内の温度を下げることができます。

以上のことにより、全回転域でのトルクを高めることができ、出力の向上に繋がります。

次にエンジン自体のダウンサイジングを図ることができます。前述の耐ノッキング性を活かし、過給機を積極的に利用することができます。これにより、シリンダーの気筒数を大幅に減らすことが出来るので、エンジン自体を小さく作ることが出来ます。

出力が向上するためアクセルを踏む量が減ること、エンジンのサイズが小さくなることで、車両重量を軽くできることで燃費の向上を狙うことができます。

 

SVとは

2014/10/23

 

SV(サイドバルブ)とは、4サイクルレシプロエンジンの1形式で、「側弁式」や「フラットヘッドエンジン」とも呼ばれます。

現在の自動車やオートバイのエンジンはDOHCやSOHCという形式が主流となっていますが、サイドバルブはすでに旧式とされているOHV形式よりさらに古い形式の機構で、実用されていたのは1950年代くらいまでで、現在ではほとんど使われていません。
それは、燃焼室が横に長く広い形状になってしまうため圧縮比を十分に上げることができず、熱損失が大きくデトネーションやバックファイアなどの発生率が高いこと、さらに吸排気の流れが悪く、火炎伝播に時間がかかるためエンジンの許容回転数が4,000rpm程度と、ディーゼルエンジンより最高出力が低くなってしまうという弱点があったからで、これらの欠点を解消すべくレシプロエンジンの構造はサイドバルブからOHV、そしてDOHCやSOHCへと進化していくのです。

一方で、サイドバルブの利点としては、構造が非常にシンプルであり、生産性が高く、製造コストを抑えることができるということが挙げられます。
また簡単な構造であるということは、エンジン本体をコンパクトにでき、駆動箇所が少ないので丈夫なエンジンになるということでもあります。特にシリンダーヘッドには点火プラグ以外の付属部品が不要なのでエンジン高を低く抑えることができ、ヘッドを外しての修繕や調整も簡単に行えます。

 

OHVとは

2014/10/23

 

OHVは4輪自動車や2輪バイクのエンジン形式の一つで、正しくはオーバー・ヘッド・バルブの略です。バルブを使って吸気排気を行います。バルブは一般的にはエンジンの横にあります。このエンジンは古くから作られ現在はほとんど見られない形式です。ただこのエンジンの特徴は作りがシンプルなので、たとえばスパーカブといわれるバイクは現在でもあまり形を変えずに販売されています。
ですから、このバイクは発展途上国を中心に走っています。それはシンプルなエンジンなので修理が簡単にできることです。逆にこのタイプは同じような形が違うメーカーから作られほど、完成度が高いものです。日本でもスーパーカブはいろいろ改造されてカスタム化されているほどです。また、4輪自動車では各メーカーは自動車がまだまだ高かった時代は購入しやすいように同じ車種でもこのタイプのエンジンを使うことにより買い易くしていました。このあたりから各メーカーは多くに車種をつくり、高度成長と相まって自動車はどんどんと創意工夫をしながらエンジンも新しく開発をし、より高度のエンジンの礎となるきっかけを作ったものです。時代の流れで仕方がない面はありますが、このエンジンも忘れないでほしいです。

 

DOHCとSOHCはどのように違う?

2014/10/23

 

DOHCはダブル・オーバー・ヘッド・カムといわれカムといわれる部品が2つありこれは吸気用に1つ、排気用に1つでそれぞれ吸気・排気が独立しているので、エンジンの効率が良く高回転としてスポーツタイプの自動車には最適です。特に高速道での走りやレーンチェンジなどはスムーズに行えます。高回転なので低速回転では逆にアクセルを踏み込まないと充分な走りが出来ない面もあり、運転を楽しむ人にとってはマニュアルのシフトレバー(5速チェンジ)でないとこのエンジンの特性を生かすことはできません。またエンジンの構造が高回転になりますのでどうしても、複雑化となってしまいます。ただ国産メーカーの一部はハイ・メカ・ツインカムという名称で中低速でも高回転にしなくても燃費やスムーズな走りをできるように工夫しています。このタイプのエンジンは昔から研究され多くの名車を生んできています。SOHCは吸排気のカムが1つなのでエンジンの構造はツインカムのエンジンに比べるとシンプルであります。でも悪いとエンジンではなく高速道でも安心して走れます。一番の特徴は中低速での走りがスムーズなので街中や、買い物にも扱いやすいタイプのエンジンです。自分あったエンジンのタイプを考えて選ぶことです。

 

エンジンの構造の違いを知ろう

2014/10/23

 

車のエンジンには構造の違いによって、いくつかの種類に分けることができます。多くの車で採用されているのは、DOHC(ダブルオーバーヘッドカムシャフト)式の車です。これは、吸気側バルブと排気側バルブの2本のカムシャフトを持ったもので、高回転、高出力が可能となります。これに対してカムシャフトが1本しかないのが、SOHCは(シングルオーバーカムシャフト)です。以前はこのタイプが主流でした。DOHCほど高回転、高出力は難しくなりますが、費用を抑えることができるメリットがあります。

また、最近徐々に増えてきているのが直噴式です。普通は、空気と燃料を一緒に混ぜてピストンシリンダーに取り入れて燃焼させますが、直噴式はピストンシリンダー内に空気だけを送り込み、後から燃料を直接噴射して燃焼させます。直噴式は出力がアップし、同時に燃費も向上するという特徴があります。さらに、スポーツカーなどで搭載されることが多いのは、高出力のターボチャージャーです。これは排気量を変えることなく出力だけを上げることができます。燃費は悪くなりますが、気持ちの良い加速を楽しむことができます。このような構造の違いを意識しながら車を選びするのも楽しいでしょう。