エンジン基礎編①

現代社会には欠かすことのできない”自動車”

燃料を入れて、キーを捻り、アクセルを踏めば何処へでも行ける便利な乗り物ですが。

その”自動車”がどのようにして走っているのか、理解している人はどのくらいいるんでしょうか？

今回から”自動車”がどうやって走っているかを、なるべくわかりやすく解説していきたいと思います。

エンジンの動き

”自動車”の一番肝の部分

エンジン

から話していきたいと思います。
すごく簡単に説明をするのなら

燃料を燃やして生まれたエネルギーを回転力に変える装置

です。
ではどんな仕組みなのかを解説していきます。

基本構造

まずエンジンには”シリンダー”というものがあります。
簡単に言うと注射器のようなもので、筒の中にぴったりと密着した”円筒状”のもの(ピストンと言います)が上下に動き、その上下の動きを回転方向への動きに変換しています。

文章だとわかりずらいと思うので参考動画を張っておきますね。

このように、ガソリンを燃やしたエネルギーをピストンなどの部品を介して回転力へと変換しています。
このエンジンの動作には、各工程がありますので、順に説明していきます。

4つの工程

吸気

まずガソリンを燃やすためには、ガソリンと空気(酸素)がないと燃やすことが出来ません。
この工程では、ガソリンと空気をエンジンの中に取り込む工程です。
ガソリンはエンジンの中に入る直前の所で、インジェクターという部品で噴霧されます。

噴霧とは、”霧状に噴射すること”で、これはガソリンと空気を混ざりやすくするためにしています。(この混ざった空気のことを”混合気”と言います)
イメージとしては、霧吹きをイメージしてもらえればわかりやすいと思います。

ここで、燃やすのに適切なガソリンの量を噴霧して、空気と混ざった混合気をエンジンの中に取り込みます。

圧縮

そうして、エンジンの中に取り込んだ空気を”ギュッと”押しつぶします。

そうすることにより、より強くガソリンを燃やすことが出来るためです。
単純にギュッと押しつぶしたほうが、より強く燃えるというのはイメージできると思います。(圧縮することにより気化したガソリン同士が近くなり、燃焼の広がりが早くなる。火炎伝播)

燃焼

前の工程で”ギュッと”押しつぶした混合気を、火花等で点火させ燃焼させます。
この時の燃焼による空気の膨張によりピストンが下に押し下げられ、それがエンジンの力となります。

排気

そうして燃え終わった空気をエンジンの外に排出します。
そしてまた吸気の工程が始まり、これを繰り返すことでエンジンが回転し様々な部品を介してタイヤを回して、クルマが走るのです。

バルブ機構について

ここで気になるのが、吸気や排気の時は隙間がないと空気の出し入れができないのに、なぜ圧縮ができるのか？

不思議ですよね。

ここで登場するのが”バルブ機構”です。

バルブ=弁”のことですが、この弁が開いたり閉じたりすることで、適切に空気を取り入れたり、圧縮したりできるわけです。

普段はバネの力によって弁は閉じています。
そこに一部の山が盛り上がった棒(カムシャフト)が回転し、山でバルブを押すことにより、バルブが押し下げられて通路が開くようになります。

そのカムシャフトの回転は、チェーンやベルトなどでエンジンと繋げられ、一緒に回転しています。

この時に使われるチェーンやベルトのことを”タイミングチェーン”や”タイミングベルト”と言います。(カムシャフトはエンジンの回転(クランク軸の回転)の半分の回転数で回っています)

動きの例

このように、さまざまな部品が複雑に動くことによって、エンジンが動いています。

今回はここまで！

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