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エンジンのメカニズム

カタログなどでよく見るエンジンのスペック値。

言葉は知っていても実際になにを指しているのか
実はイマイチよく分かってないというライダーもいるのではないだろうか
ここではよく目にするエンジンのメカニズムについて解説しよう

気筒数

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。基本的に、気筒数が多い方が高回転化しやすく、高出力なエンジンとなる。だが仮に、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る。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るべきだろう。

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る。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る。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るが、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

シリンダー内への、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ぶ。そのバルブを開閉させる部品がカムシャフトだ。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。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くる。

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
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
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
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)と呼ばれる。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

【Knowledge】

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する

冷却方式

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。だが、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う。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、冷却する必要がある。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。他には空冷、油冷を採用するエンジンも存在している。

【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る

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

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

【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る

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

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

【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

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

サイクル

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す。ピストンが下がり混合気を吸い込む。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る。ピストンが再び上がる時に燃焼ガスを押し出し排気する。これが4サイクルエンジンの作動原理だ。

【4サイクルエンジン】

[ 吸気 ] →[ 圧縮 ]→ [ 燃焼 ]→ [ 排気 ]

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だが、その乗り味を知る層には未だに愛好者が少なくない。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だが、扱いが難しい分だけ乗りこなせた時の達成感が高いのだ。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。

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