4ストエンジンでパワーを得る

4スト(ストロークサイクル)とは

右上の写真のエンジン達にはフライホイールが無いのでこのままでは連続回転は出来ない。

・ピストンが シリンダ内を 4ストローク (2往復ーレシプロケーテイング)する間に、1ストロークのみクランクシャフトを押して回転させる作用(通称爆発)でクランクシャフトが2回転をするシステムのエンジン

ストロークにそれぞれ名前がある
1.吸入(空気とガソリン) 2.圧縮 
3.爆発(燃焼とも表現) 
4.排気 
の4ストロークをくり返し、回転力を発生させる。 次のアニメも参考にしてね。

ただし、3.の爆発の時のみ、回転力を発生させることが出来るので、4.排気 1.吸入 2.圧縮のストロークには、フライホイールに蓄えた回転力を使い込む。 また、各ストロークごとに反動力が異なり振動が大きい。

1.吸入のストロークは、ピストンがクランクシャフトで引かれるストロークである。 空気を吸気管から吸い込み、吸気管の途中にあるキャブレター(近年はEGI)から ガソリンを同時に 吸気バルブをすり抜けてシリンダの中に 吸い込む。

2.圧縮のストロークでは、吸い込んだ空気とガソリンを ピストンがクランクシャフトで押されて、押し縮めてゆく、吸気バルブを閉じて 体積で約10分の1に縮める(圧縮比と言われる)。 縮める力はフライホイルが吐き出す。

3.爆発膨張のストロークで、縮めきった空気とガソリンの混合ガスに 電気火花で 着火して爆発させ ガスが膨張する力でピストンを押し下げる、 押し下げる力でクランクシャフトを回転させ、タイヤを回す回転力と フライホイルに回転力を蓄える。 ガスは膨張しきって(仕事を終えて)排気される。

4.排気のストロークで、エンジンバルブのもう一つ排気弁が開き、ピストンがフライホイルで回されたクランクシャフトで押されて上がって行き 排気として押し出す。出し切って排気バルブは閉じられる。⇒1.から繰り返す。

4ストロークサイクルエンジンの進化

4ストのエンジンも 排ガス規制や 大出力需要(同じ重量でも大きい出力)により進化をしてきた。
1.バルブ設置位置の変化 と 
2.シリンダ数 の増加 が顕著な進化である。その中で

写真は2台とも単気筒です、グロー燃料エンジンなので高電圧スパークプラグは使いません。フライホイルを外しているのでこのままでは回りません。

1.バルブ設置位置の変化  は出力増加に顕著な効果をもたらす。

古い順に
)サイドバルブ式 
)オーバーヘッドバルブ(プッシュロッド+ロッカーアーム式) 
)オーバーヘッドバルブ(チエン駆動シングルカム軸+ロッカーアーム式) 
)オーバーヘッドバルブ(4バルブ+チエン駆動ツインカム軸直駆動式)となって 行きつくところまで来た。

平たく言えば、高速回転出来るようにすることで 大出力需要 に対応している。 外見からは判別は難しい、見分けられる人は 相当に知識のある人だ。

 上の写真の右の4ストロークサイクルエンジンのタイプは、2)のオーバーヘッドバルブ(プッシュロッド+ロッカーアーム式)の1気筒タイプで、プッシュロッドカバーのパイプが機械美を醸し出している。 某大陸の大型バイクは V型2気筒にしてメカ感丸出しを売りにしている。

2.シリンダ数の増加  は振動の低減を図りエンジンの回転をスムーズに出来る。
レシプロエンジンはピストンが往復運動(コネクテイングロッドも一緒に)するので、振動が発生する。 4ストロークの内1回のみ爆発の工程では、けた違いの振動を発生するので シリンダ数を4筒以上に増やすと4ストロークのどこかで爆発があるので振動が平均化され、回転数を上げることが出来るので出力増加出来る。

6気筒のエンジンは極めてなめらかで振動も少なく出来る、 この6気筒エンジンにこだわり続けているカーメーカーも現存する。

管理人の最初のマイカーサニー1200は、4気筒ではあったが、2)のプッシュロッド+ロッカーアーム式のオーバーヘッドバルブ型のエンジンであった、 パワーは現在の軽自動車よりの小さかった がそれなりに楽しめた。

4ストロークサイクルエンジンは、クランクシャフト(=出力軸)の回転数と、カム軸の回転数を完璧にシンクロさせなければならないために、チエンで連動している。 まれにコグドベルト(歯付ゴムベルト)を使用しているエンジンが存在する。 コグドベルトの摩耗・破断は深刻な影響を及ぼす。 体験談はこちらタイミングベルトの破断

上の写真は、チエン駆動タイプのエンジンのチエン&スプロケットケース。

さらに、爆発の強烈なジーゼルエンジンでは、ギヤ列が使用されていて、加工精度を厳しく仕上げて、エンジンの騒音を少なくなるようにしている。

アニメーションは手作りです。ほかにも手作り

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