オートバイ/バイクの「エンジンのメカニズム（気筒数/バルブ形式/冷却方式/サイクル）」についてご紹介
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カタログなどでよく見るエンジンのスペック値。今回は、エンジンのメカニズム（気筒数/バルブ形式/冷却方式/サイクル）についてご紹介します。
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【気筒数】について
エンジン単体で、何本のシリンダーを持つかを表すのが気筒数です。基本的に、気筒数が多い方が高回転化しやすく、高出力なエンジンになります。しかし仮に、最高出力が同じエンジンであっても気筒数が違えば出力特性が異なり、バイクの乗り味は大きく変わります。
気筒数の違い=性能差ではなく、キャラクターの違いと考えて下さい。
単気筒
排気量のすべてを1本のシリンダーで使うので、1回の爆発での発生トルクが大きく、爆発の間隔が長いので独特”鼓動感”があり愛好者が多い
2気筒
並列やV形、水平対向など、シリンダー配置のバリエーションが豊富で、各々異なる出力特性を味わえます。単気筒ほどではないが鼓動感も強め
3気筒
単気筒や2気筒のトルク感と、多気筒のスムーズさを併せ持ち、比較的コンパクトなのがポイント。振動が発生しやすいが、近年は対策が進んでいる
4気筒
高回転性能とスペース効率のバランスが良く、スポーツバイクに多く採用されています。振動面でも有利。並列4気筒と、V形4気筒では出力特性が異なる
6気筒
量産市販バイクでは、最も気筒数が多い。高回転化と低振動性に大きなアドバンテージがありますが、エンジンのサイズが大きく、部品点数が多いので重い
【バルブ形式】について
リンダー内への、燃料と空気を混ぜた混合気の取り込みと、燃焼ガスの排気を制御している弁をバルブと呼び、そのバルブを開閉させる部品がカムシャフトです。
バルブの総面積が大きい方が、吸気・排気の抵抗が小さいので、高出力エンジンはバルブ数が多い傾向にあります。また、バルブの駆動方式の違いによっても、エンジンの出力特性が変わってきます。
DOHC
OHC構造でカムシャフトが2本、DOHCのDはダブルの頭文字。燃料を効率良くエネルギーに変換する設計がしやすい構造で、高出力志向のエンジン
現代的なDOHCエンジンの例
シリンダーヘッド上側、吸気側と排気側それぞれにカムシャフトを持ち、クランクシャフトの回転を伝えるカムチェーンで回転することでバルブを駆動させます。
OHV
バルブをシリンダーヘッド上部に配置するオーバー・ヘッド・バルブ。構造上部品が大きく重量がかさむので、高回転・高出力化には向かない
SOHC/OHC
1本のカムシャフトをシリンダーヘッド上部に配置し、シングル・オーバーヘッド・カムシャフト(SOHC/OHC)と呼ぶ。性能とコストのバランスが良好
SV(SIDEVALVE)
バルブがシリンダーのサイドにあるため、サイドバルブ(SV)と呼ばれます。古典的なバルブ機構で、構造が簡単だが効率が悪く、現在ではまず採用されない
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2024.05.16
【冷却方式】について
エンジンは、ガソリンを燃焼させて発生した熱エネルギーを、運動エネルギーに変換する装置です。しかし、変換効率は最大でも40%程度で、残りは熱として残ってしまいます。
そのままでは熱が蓄積され、やがてエンジンが壊れてしまうので、冷却する必要があります。どういった方法で冷却しているかを表すのが冷却方式で、現在は水冷が主流です。他には空冷、油冷を採用するエンジンも存在しています。
| 空冷 | 水冷 | 油冷 |
| ・構造が簡単で低コストで軽量 ・空冷フィンがスタイリッシュ |
・現在ある冷却方式で最も高効率 ・技術が確立され信頼性が高い |
・水冷に比べて軽量で低コスト
・空冷に比べて冷却効率が高い |
| ・他の冷却方式より効率が悪い ・エンジンの掃除が面倒 |
・構造が複雑で部品点数が多い ・冷却水は消耗品で要定期交換 |
・冷却効率は水冷に比べ劣る
・必要なオイル量が増える |
空冷
エンジンに当たる走行風を利用して、熱を発散させる冷却方式。放熱性を上げるため、表面積を増やす目的で冷却フィンが設けられています。
メリット
・構造が簡単で低コストで軽量
・空冷フィンがスタイリッシュ
・空冷フィンがスタイリッシュ
デメリット
・他の冷却方式より効率が悪い
・エンジンの掃除が面倒
・エンジンの掃除が面倒
水冷
エンジン内部に冷却水の経路を設けて還流させ、発生した熱を吸収させる冷却方式。冷却水が吸収した熱は、ラジエターで発散させています。
メリット
・現在ある冷却方式で最も高効率
・技術が確立され信頼性が高い
・技術が確立され信頼性が高い
デメリット
・構造が複雑で部品点数が多い
・冷却水は消耗品で要定期交換
・冷却水は消耗品で要定期交換
油冷
オイルを冷媒として使用する冷却方式。冷却専用のオイル経路を持つ構造と、潤滑と冷却をエンジンオイルに兼用させる構造が存在している
メリット
・水冷に比べて軽量で低コスト
・空冷に比べて冷却効率が高い
・空冷に比べて冷却効率が高い
デメリット
・冷却効率は水冷に比べ劣る
・必要なオイル量が増える
・必要なオイル量が増える
【サイクル】について
ピストンはコネクティングロッドを介し、偏心したクランクシャフトに接続し、シリンダー内で往復運動を繰り返します。
ピストンが下がり混合気を吸い込み、ピストンが上がり混合気を圧縮、プラグで点火し、爆発的燃焼が発生しピストンを押し下げます。ピストンが再び上がる時に燃焼ガスを押し出し排気します。これが4サイクルエンジンの作動原理です。
4サイクルエンジン
エンジンは吸気・圧縮・燃焼・排気の「作動周期=サイクル」で機能します。現在主流の4サイクルエンジンは、作動するのに「行程=ストローク」が4行程に分かれていることから、4ストロークエンジンとも呼ばれます。どちらも同じメカニズムを表す言葉として使われています。
2サイクルエンジンは、吸気と圧縮、燃焼と排気をそれぞれ同行程で行います。
なんで昔から乗っているライダーは2ストが良いって言うの?
環境性能の低さから、現行車ではほぼ採用されない2ストロークエンジンですが、その乗り味を知る層には未だに愛好者が少なくありません。その理由はピーキーなパワー特性。
構造上パワーバンドがピンポイントにならざるを得ないのですが、扱いが難しい分だけ乗りこなせた時の達成感が高いのです。高回転型の2ストロークエンジンは二次曲線的な出力特性になりがちで、加速時の爽快感も強いのが特徴です。
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