ヘンリーフォードが1908年に最初のモデルTを発表して以来、自動車技術は長い道のりを歩んできました。
今日では、電子エンジン制御、エアバッグ、オートマチックトランスミッション、さらには電話を兼ねるCDプレーヤーもあります。しかし、モデルTと現代の自動車に共通していることの1つは、内燃エンジンです。 。
それを機能させるために使用されるコントロールは大幅に変更されましたが、ベースエンジンの動作は同じままです。
自動車エンジンの最終的なゲームは、クランクシャフトを回転させることです 。車を動かす力は、クランクシャフトから始まります。
アクランクシャフトがどのように機能するかを理解するために、自転車が道路をペダルで漕いでいるところを想像してみてください。ペダルはフロントスプロケットの中心からオフセットされています。右ペダルを押すとスプロケットが回転し、左ペダルも押す位置に移動します。左ペダルを押すと、スプロケットが回転し続け、右ペダルが所定の位置に移動します。このサイクルが継続的に繰り返され、スプロケットが回転し、自転車が前方に移動します。
これは基本的にクランクシャフトがどのように機能するかです。ペダルの代わりに、クランクシャフトはピストンによって推進されます 。ピストンは上下に動き、それぞれがもう一方を持ち上げて、クランクシャフトを回転させる次のピストンになります。
ピストンを動かす原因を理解するには、まず内燃エンジンの構成を理解する必要があります。 。
エンジンブロックは金属、通常は鉄またはアルミニウムから鋳造されています。ブロックにはシリンダーが組み込まれています。シリンダーは通常、直径3〜5インチ、長さ5〜10インチです。これらの数値は、エンジンの排気量によって大きく異なります。車のエンジンは、1つのエンジンブロックに2〜12個のシリンダーを搭載できます。この記事では、直列4気筒エンジンについて説明します。 。
4気筒エンジンは、4気筒すべてが一直線になるように設計されています。クランクシャフトはシリンダーの下に配置されているため、各ピストンはシリンダー内を上下に移動するときに、自転車のペダルのようにクランクシャフトを回転させることができます。
ピストンは、柔軟なリングの助けを借りて、シリンダーに完全にフィットします。 ピストンがシリンダー内を移動している間は、空気がピストンを通過できないようにする必要があります。ピストンはコネクティングロッドでクランクシャフトに接続されています。ピストンがロッドを押し、ロッドがクランクシャフトを押し、クランクシャフトが回転します。ちょうど同じように、まあ、あなたはそれを手に入れます。
シリンダーの上部はシリンダーヘッドでしっかりと密閉されています。ヘッドの内部には、シリンダーごとに2つのバルブ、吸気バルブと排気バルブがあります。また、ヘッドにはシリンダーごとに1つのスパークプラグがねじ込まれています。ヘッドはシリンダーを非常によく密閉しているため、バルブを閉じると、ピストンの上とヘッドの下の領域に空気が入ることはありません。この空間は燃焼室と呼ばれます。
では、何がピストンをシリンダーの下に移動させ、内燃機関のクランクシャフトを回転させるのでしょうか。答えは次のとおりです。内燃機関 。
各ピストンは4ストロークのシーケンスを完了します。ストロークは、上向きのストロークであろうと下向きのストロークであろうと、ピストンがシリンダーの長さを移動することとして定義されます。 4ストロークは、吸気、圧縮、出力、排気です 。これらの4つのストロークを完了すると、シーケンスが最初からやり直します。
吸気行程中、ピストンは下向きに動きます。ピストン上部（燃焼室）には空気が入らないため、ピストンが下降する際に真空が発生し、吸気バルブが開き、ピストンにより発生した真空により、空気と燃料の混合物がシリンダー内に吸い込まれます。インテークバルブ。空燃比は、ガソリン1部に対して空気14.7部である必要があります。ピストンが吸気行程の最下部に到達するまでに、シリンダーは混合気で満たされます。
吸気バルブが閉じ、ピストンは圧縮行程で上向きに移動を開始します。両方のバルブが閉じており、ピストンを通過するものがないため、混合気が通過する場所がなく、押しつぶされます。これは圧縮と呼ばれます。空気と燃料の混合物がシリンダーヘッドに対して圧縮され、次にスパークプラグが点火します。
スパークプラグは、圧縮空気/燃料混合物に点火するアスパークを作成します。均一に燃焼する空気/燃料混合物の膨張するガスがピストンを押し下げ、クランクシャフトにトルクを加えて、ピストンを回転させます。これがパワーストロークです。
おそらく爆発と呼ばれるシリンダーの火傷を聞いたことがあるでしょう。爆発ではありません。燃焼室での爆発は爆発と呼ばれ、非常に悪いことです。混合気は均一かつ完全に燃焼します。
ピストンがパワーストロークの最下部に達すると、シリンダー内に残っているのは燃焼した燃料と空気です。これらのガスは、ピストンが排気ストロークで上向きになるときにシリンダーから除去する必要があります。ピストンがシリンダーを上に移動すると、排気バルブが開き、ピストンが開いている排気バルブを介してすべての排気ガスをシリンダーから押し出し、テールパイプから押し出します。
つまり、4つのストロークがあります：
インテークストローク ：吸気バルブが開き、ピストンが空気と燃料の混合物をシリンダーに引き込みます。
圧縮ストローク ：ピストンは燃焼室内の燃料を圧縮します
パワーストローク ：スパークプラグが混合気に点火し、膨張するガスがピストンを下向きに押してクランクシャフトを回転させます。
排気ストローク ：排気ガスはシリンダーから排出されます
排気行程ですべてのガスがシリンダーから除去されることが重要です。次に来る吸気行程では、シリンダー内に何かがあると真空を作り出すことができません。真空は、定義上、物質がまったくない空間です。
クランクシャフトが回転している間、すべてのシリンダーは常に異なるストロークになります。 4気筒エンジンでは、2つのピストンが同時に上部にあります。1つは圧縮行程にあり、もう1つは排気行程にあります。同じクランクシャフト位置で、他の2つのピストンは下部にあり、1つはパワーストロークにあり、もう1つはインテークストロークにあります。
バルブはカムシャフトによって開かれます。カムシャフトが回転すると、偏心ローブがバルブを押して、バルブを強制的に開きます。カムシャフトは、クランクシャフトによって駆動されるタイミングベルトまたはタイミングチェーンによって駆動されます。ピストンの位置に関連するカムシャフトのタイミングは、このすべてが動作するために不可欠です。
これが、自動車のエンジンがどのように機能するかの基本です。点火システム、燃料供給システム、電子エンジン制御については触れていません。また今度。しかし今のところ、この記事がどのように機能するかを理解するのに役立つことを願っています。