車のエンジンについて解説

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車のエンジンの種類

車が走るための原動力となる、最も大切な部分です。燃料をエンジン内で爆発させて、その力を駆動力としています。
エンジンには主に、ガソリンを燃料とするガソリンエンジンと軽油を燃料とするディーゼルエンジンがあります。

 

ガソリンエンジンは、軽く、出力が大きく、振動や騒音が騒音が少ないことから、最も一般的で、多くの乗用車に使われています。

 

 

レシプロエンジン

「レシプロエンジン」は、往復運動のエンジンの意味で、乗用車の中で最も多く使われているエンジンです。
燃料をエンジン内で爆発させ、その力を使い、ピストンを上下運動させます。そして、クランクシャフトを通じて、その力を回転運動にします。
このレシプロエンジンには、4サイクルエンジンと2サイクルエンジンの2種類があります。

 

【4サイクルエンジン】
エンジン内での1度の爆発につき、ピストンが2往復します。
エンジンの動きは、まず、混合気を吸入するときにピストンが下がります。次に、密閉状態で圧縮してピストンが上がります。スパークプラグからの火花により混合気が爆発して、その勢いでピストンが下がります。そして、燃焼したガスを排出するのに、ピストンが上がります。
ピストンが2往復の間に、吸気、圧縮、爆発、排気の4つの工程を行います。

 

【2サイクルエンジン】
エンジンの働きは4サイクルと同じですが、1度の爆発で1往復します。
圧縮すると同時に吸入を行いピストンが上がり、混合気が爆発してピストンが下がる。さらに吸入すると同時に排気も行います。4サイクルの工程が明確に分かれていません。
オートバイに使われているエンジンです。

 

 

ロータリーエンジン

サイクルエンジンは、ピストンの往復運動で燃料の圧縮を行っていますが、この「ロータリーエンジン」は、ロータリーの回転運動により、吸入、圧縮、爆発、排気の4工程を行います。

 

三角状のロータリーとエンジン内部の壁との間にできる隙間を燃焼室にして、燃料を爆発させた力でロータリーを回転させます。このロータリーの1回転で、三角状のロータリーそれぞれの面で、4工程のすべてを行うので、1回転で4工程を3回行うことになります。

 

サイクルエンジンの、往復運動を回転運動に変換させる際に、エネルギーが失われるという欠点を克服し、パワーロスを減らしたエンジンです。

 

 

ディーゼルエンジン

「ディーゼルエンジン」は、軽油を燃料とするエンジンです。吸入、圧縮、爆発、排気の4工程の働きはガソリンエンジンと同じですが、大きな違いは、燃料を着火させる際にスパークプラグを必要しません。

 

ディーゼルエンジンの燃料である軽油は、ガソリンよりも低い温度で発火します。そのため、ガソリンエンジンが火をつけて爆発させるのに対して、ディーゼルエンジンは高熱になることにより、自らが爆発します。

 

ガソリンエンジンに比べて、圧縮比が高いために振動、騒音が大きく、トラックなどではよく使われますが、乗用車では減少しています。
ディーゼルエンジンから排出される微粒状物質のススは、公害の原因として問題にもなっていますが、これは除去装置を装着することで軽減できます。

 

 

ハイブリッドエンジン

「ハイブリッドエンジン」は、「混成」という意味で、複数の動力源を組み合わせて走行します。ガソリンエンジンの他、モーター、発電機専用のバッテリーを併せ持っています。

 

ハイブリットのエンジンのモーターは、走行状況に応じて補助的に働きます。特別な操作やメンテナンスの必要ありません。
ガソリンエンジンのみの車よりも、燃費が非常によく、また排出されるガスが少ないことから環境にも優しい車です。
発進時にはモーターを使うなど、エンジンにかかる負荷が少ないため、騒音や振動も少なくなります。

 

現段階では、ハイブリット車の価格が高く、トータル的には、まだガソリン車に比べて割高になりますが、今後はさらに伸びていくエンジンでしょう。

 

 

多気筒エンジン

ひとつのエンジンには、いくつものシリンダーが付いています。このシリンダーの中で、交互に燃料を爆発させることにより、常に爆発の力が均等に働きます。
このシリンダーの数が多いと、連続して爆発する回数が多くなるため、回転もスムーズになり、振動も少なくなります。そのため高級車になるほど多気筒になります。

 

車のサイズでの気筒数は、下記になります。
・軽自動車、2〜3気筒
・1000ccクラス、3〜4気筒
・1000〜3000cc、4〜6気筒
・3000cc以上、6〜12気筒

 

 

シリンダー配列

多気筒のエンジンは、そのシリンダーの配列により、エンジンの形が変わってきます。

 

【直列型】
シリンダーを垂直に立てた状態で1列に並べたタイプです。このタイプは6気筒までなら問題ありません。しかし、それ以上になると、エンジン本体が長くなり、ボンネットの中に収納することが難しくなります。
この直列タイプは、エンジン、ミッション、ドライブシャフトなどが、一直線に配置できるため、左右のバランスがよくなります。

 

【V型】
シリンダーを1気筒ごとに、交互に角度をつけて並べ、正面から見るとV字型になるよう配列したタイプです。構造は複雑になりますが、エンジン自体はコンパクトになるため、6気筒以上から多く使われます。
ただ、全長は短くできるかわりに、幅は広くなるため、ボディもある程度の大きさが必要になります。

 

【水平対向型】
シリンダーがクランクシャフトを挟んで、左右に水平の状態で対向しているタイプです。シリンダーが平に置かれていることからフラットとも呼ばれます。
シリンダーが水平に動くために、エンジンの高さが低くなります。これにより車全体の重量バランスを低くすることができます。

 

 

DOHC エンジン

「DOHC」は、ダブルオーバーヘッドカムシャフトの頭文字です。
吸気側と排気側の、それぞれ独立した2本のカムシャフトを持っていることから、ツインカムエンジンとも呼ばれます。

 

カムシャフトをバルブの近くに配置できるため、バルブ駆動関連部品の高回転が可能になります。また燃焼も効率よく行われるため出力も高くなりますが、その分エンジン内部の部品が多くなりコストが高くなります。

 

 

SOHC エンジン

「SOHC」は、シングルオーバーヘッドカムシャフトの頭文字です。カムシャフト1本で、吸気バルブと排気バルブの中心にあり、左右のバルブを動かします。

 

1本のカムシャフトで吸気側のバルブと排気側のバルブを交互に開きます。カムが離れればスプリングの力で自動的にバルブが閉じるようになっています。
シャフトが1本なので、エンジンの軽量化、小型化ができます。整備性もよく需要の高いエンジンです。

 

 

ターボチャージャー

「ターボチャージャー」は、排気ガスを利用することにより、エンジンの排気量を変えずに馬力を上げることのできるシステムです。
タービンとスーパーチャージャーを合わせた言葉です。

 

エンジンが排出する排気ガスの通り道にタービンがあり、排気ガスを受けてタービンが回ります。タービンにはコンプレッサーが取り付けられていて、このコンプレッサーはエンジンの吸気側の通り道にあります。タービンが回ることにより、コンプレッサーが動き、混合気の圧力を上げ、エンジンに入りやすくします。

 

エンジンを動かすと必ず排気ガスを排出するので圧力を上げるため燃料は必要ありませんが、エンジンに吸入される混合気が多くなるため、車の燃費は悪くなります。

 

 

スーパーチャージャー

「スーパーチャージャー」とは、圧力を上げて吸入させる装置の総称です。ターボチャージャーが排気ガスのエネルギーを使うのに対して、エンジンの動力を利用しています。

 

エンジンの爆発によって回転するクランクシャフトの回転力で、空気を圧縮させます。ターボチャージャーはエンジンの回転の低いときは効果が発揮できませんが、このスーパーチャージャーは低回転時でもパワーを出すことができます。逆にエンジンが高回転のときは効果が薄れる傾向にあります。
現在では、限られた一部の車種にしか採用されていません。

 

 

参考:自動車エンジンの仕組み
エンジンの仕組みを分かりやすく解説してくれています。