エンジンの仕組みと働き

レシプロエンジン
<出典 : http://www.bookcrazeonline.com/category14/entry309.html>

自動車はタイヤが回転することによって前に進みますが、タイヤを回転させるためにはその動力源が必要です。

エンジンは自動車の動力源を発生させる最重要部品で、正に自動車の核となる部品といってよいでしょう。

自動車に搭載されるエンジンの構造には主に以下の２種類があります。

エンジンの構造による分類

名称	概要
レシプロエンジン	燃料を燃焼させることによってピストンを動かし、ピストンの往復運動を回転運動に変換してタイヤに伝える。
ロータリーエンジン	燃料を燃焼させることによってローターを動かし、その回転運動をタイヤに伝える。

レシプロエンジンがピストンの往復運動を動力としているのに対し、ロータリーエンジンはローターの回転運動を動力としています。

ロータリーエンジンは、レシプロエンジンに比べて省スペース、高出力かつ振動に強いというメリットがある一方、熱効率が悪く燃費が悪くなるため現在はあまり使われていません。現在の車に搭載されているのはほとんどレシプロエンジンとなります。

次にエンジンは燃料の種類によって以下の２種類に分類されます。

燃料の種類による分類

名称	概要
ガソリンエンジン	ガソリンを燃料として動く
ディーゼルエンジン	軽油を燃料として動く

ガソリンを燃料とするのがガソリンエンジン、軽油を燃料とするのがディーゼルエンジンです。

例えば、レシプロエンジンで燃料がガソリンの場合「レシプロガソリンエンジン」となります。

スタートボタン
<出典 : http://www.cat-powder.com/2014/04/blog-post.html>

エンジンが動き出すまでの具体的な流れは以下の通りです。（ここではレシプロエンジンを例に説明しています）

イグニッションキーを回す、又はスタートボタンを押す

スターターモーターが始動し、クランクシャフトが回転する

燃料を噴射して点火する

ピストンが動き出してエンジンのサイクルがスタートする

まずは運転手がイグニッションキーを回します。最近はキーレスの車が増えてきており、キーを回す代わりにスタートボタンを押すとエンジンがかかるタイプも増えてきました。

イグニッションキーを回すとエンジンを初期始動させるためのスターターモーターが回り始めます。スターターモーターは、バッテリーの電力を使って動きますので、バッテリーが上がっている状態だとエンジンが始動できません。この場合はバッテリーの充電が必要となります。

スターターモーターが回ると、同時にクランクシャフトが回りだしますので、インジェクターによって燃料を噴射して点火プラグにて点火します。

点火された混合気（燃料と空気が混じったもの）が膨張してピストンを押し下げその運動エネルギーによってクランクシャフトを回転させ、エンジンのサイクルがスタートします。

レシプロエンジンの4工程
<出典 : https://goin.jp/3231>

レシプロエンジンには大きく分けて４つのサイクルがあり、４サイクルを繰り返すことによって運動エネルギーを発生させています。

レシプロエンジンの４つのサイクル

工程	動作
吸気工程	吸気バルブから混合気がエンジン内に入ってくる。ピストンは上死点から下死点へ下降する。
圧縮工程	吸気バルブが閉じてピストンが下死点から上死点へ上がっていく。混合気は圧縮されていく。
燃焼（膨張）工程	点火プラグによって混合気が点火され、ピストンを上死点から下死点へ押し下げながら膨張していく。
排気工程	排気バルブが開き、燃焼されたガスが出ていく。ピストンは下死点から上死点へ上がっていき、吸気工程へ戻る。