いちあるです。
最近はめっきり寒くなってきましたね！
この時期になると車のバッテリーも徐々に弱くなってくるので、もし心配の方がいたら、早めに点検をすることをおすすめします。
さて、今日は構造編ということで、エンジンとはどのようにして動いているのか？について話をしていきたいと思います。
おそらく、知っている方がほとんどかな…とは思いますが、知らない方のためにお伝えできればと思います。
ガソリンエンジンがうごく仕組み
エンジンはどんな部品でつくられているの？
簡単にお話をすると、エンジンの中には以下のような機構があります。
- 燃料を噴射する機構
- 点火する機構
- 空気を吸い込む機構
- 排気ガスを排出する機構
- 燃焼エネルギーを受け止める機構
- トランスミッションに動力を伝達する機構
- 燃料を噴射する機構
ひと昔まえはキャブレータと呼ばれる部品で燃料を噴射していました。最近は電子制御化が一般的ですので、電磁弁をつかったインジェクターと呼ばれる部品が燃料を噴射しています。 - 点火する機構
スパークプラグと呼ばれる部品により点火火花が生成されています。スパークプラグに大きな電力を供給するイグニッションコイル（イグナイタ）と呼ばれる部品もあります。 - 空気を吸い込む機構
インテークバルブと呼ばれる機械式の弁によって外からの空気を吸い込みます。直接噴射式のエンジンは、空気だけを吸い込みますが、直接噴射式以外は燃料と空気の混合気を吸い込みます。 - 排気ガスを排出する機構
エキゾーストバルブと呼ばれる機械式の弁によってエンジン内部で燃焼し終わった排気ガスをマフラーへ排出します。 - 燃焼エネルギーを受け止める機構
ピストン、コネクティングロッドなどの部品が燃焼エネルギーを受け止め往復運動をします。 - トランスミッションに動力を伝達する機構
コネクティングロッドからの往復運動を回転運動に変換し、トランスミッションへ動力を伝達します。
実際のエンジンの動き
４サイクルエンジンは力をつくりだす一連のサイクルを4つの行程で完結させます（1サイクル4ストロークエンジン、略して4サイクルエンジンと呼んできます）。
ピストンが下がると同時にインテークバルブが開き、燃料と空気の混合気を吸入します
インテークバルブが閉じ、ピストンが上昇し、密閉されたエンジン内部で混合気が圧縮されます
圧縮された混合気にスパークプラグで点火火花を発生させ、混合気を一気に燃焼させます。この燃焼エネルギーによりピストンが下降しクランクシャフトが回転します。このエネルギーが、エンジンを動かすエネルギーとなります
ピストンが上昇すると同時に、エキゾーストバルブが開き、燃焼行程によって作られた排気ガスをマフラー側へ排出します
1サイクルで、クランクシャフトは2回転します。
内燃機関エンジンと外燃機関エンジン
スターリングエンジン（外燃機関エンジン）
みなさんはスターリングエンジンを知っていますか？上で説明したエンジン内部で燃焼が発生する動力機関を内燃機関と呼ぶのに対して、エンジン外部で燃焼（というより加熱する）、冷却して体積の変化による動力を得る機関を外燃機関といいます。
若かりしころ、スターリングエンジンの模型を作成し、ミニ四駆のコースを走らせたことがあるが、一言でいうと「とにかく力がない」という印象しかない…
以下、スターリングエンジンの動画のリンクを貼っておくのでぜひ見てみてください。
内燃機関エエンジン
エンジンの中で、燃料を燃焼させて動くエンジンのことをいいます。
ジェットエンジン、ロータリーエンジン、レシプロエンジンなど…これらはみんな内燃機関のエンジンです。
今日説明しているエンジンはレシプロエンジンと呼ばれていますが、レシプロとはreciprocate（レシプロケート）の略で、”往復運動をさせる”という意味とのこと（筆者英語も勉強していますが、初見でした…）。
現在、エンジンといえばレシプロエンジンが一番流通しているエンジンではないでしょうか？
飛行機（ジェットエンジンを除く）、ヘリコプター、車、バイクなどほとんどがレシプロエンジンを使用しています。
しかし、筆者がとくに印象深いのはロータリーエンジンです。回転しながら燃焼するエンジンで、レシプロエンジンに対して効率がいいといわれていました（レシプロエンジンは往復運動を回転運動に変換する必要があるため）。
高校生のころ、RX-7(FD3S）にあこがれロータリーエンジンのことを勉強していたような思い出があります。
まとめ
今日は、4サイクルエンジン（レシプロエンジン）についての作動を紹介しました。
どの自動車メーカも持続可能なエネルギーを実現するため、電動化がメインになっていくと思います。今後徐々に衰退していく技術かもしれませんが、自動車の技術はここから始まったことを著者は忘れることはないと思います。
