4ストローク高性能エンジンの構造と燃焼工程

4ストローク・エンジンではシリンダー上部のヘッドと呼ばれる部分にバルブ機構が配置されています。このような配置をOHV(オーバー・ヘッド・バルブ)と言います。バルブを押し下げる部分をロッカー・アームと言います。ロッカー・アームを動かすタイミングを決めているのはカムシャフトと言います。カムシャフトを置く位置によってOHV(クランクケース内)、OHC(シリンダー・ヘッド内)、OHCの中で高性能エンジンには吸気バルブと排気バルブに個別のカムシャフト(2つになる)が配置されDOHC(ダブル・オーバー・ヘッド・カムシャフト)と呼ばれています。2ストローク・エンジンと構造的に大きく異なるのはシリンダー・ヘッド内のバルブ機構の有無になります。

燃焼工程は全てピストン上部とシリンダー内で行われます。ピストン下部のクランクケース内に吸気を行う2ストローク・エンジンとは異なっています。4ストローク・エンジンのクランクケース内は潤滑用のエンジン・オイルが注入されています。2ストローク・エンジンでは潤滑油は燃料と混ぜて混合気となってクランクケース内及びシリンダー内へ取り込まれます。従って2ストローク・エンジンでは潤滑油が含まれた混合気を燃焼しているため排気ガスに白い煙が混じるのです。

1. 吸気工程では、ピストンが下降している時には吸気バルブが開き混合気が吸い込まれます。2. ピストンが下死点を過ぎて上昇しだすと吸気バルブが閉じられ混合気が圧縮されます。3. ピストンが上死点に近付くと点火プラグからのスパークで圧縮された混合気が燃焼爆発してピストンを押し下げます。4. ピストンが下死点を過ぎ上昇しだすと排気バルブが開き燃焼済みガスが外へ排気されます。この間(1燃焼サイクルが完了)ピストンは4回動くことから4ストローク・エンジンと呼ばれています。

4ストローク・エンジンは、混合気だけを燃焼します。潤滑油はピストン下部のクランクケース内で飛散されるので燃焼ガスに含まれるのはごく僅かです。燃焼効率もバルブ機構によって2ストローク・エンジンよりも優れています。

昨今、電気自動車(EV)へと移行が加速されるのではとも言われています。日本の自動車メーカーの英語名は全てMotor(原動機=エンジン)が含まれています。自動車メーカーではありますが、実はエンジン・メーカーなのです。エンジンを製造しない日本の大手自動車メーカーはありません。電動機(電動モーター)をエンジン・メーカーは作ることはないでしょうから、エンジンの今後が気になります。