エンジンがかかる仕組みと車が動くメカニズム

エンジンがかかる仕組みと車が動くメカニズム

 

 

「なぜキーをひねるとエンジンが始動するの?」

 

「1トン以上もあるクルマがスイスイ走るのはなぜ?」

 

「アクセルを踏むことで何が起こってパワーが出るの?」

 

 

車に乗る人にとっては当たり前のようでいて、「説明しろ」と言われると、実は自分でもよくわかっていないことってありますね。

 

 

エンジンがかかる仕組みと、そのエンジン(内燃機関)によって車が動くメカニズム。

 

 

基本的なことすぎて、いまさら人には聞けない “なぜ?” について解説していこうと思います。

 

 

 

キーをひねるとエンジンがかかる仕組み

 

 

自動車はイグニッションにキーを差し込んでひねるとエンジンがかかります。

 

 

イグニッション(キーを入れる穴)はエンジン始動のためのスイッチ。

 

 

ひねることでバッテリーから電気が流れて、エンジンの隣にあるセルモーターがクランクシャフトを回転させている間にガソリンがエンジンに送られます。

 

 

これに連動してバッテリーの電気を点火コイル(イグニッションコイル:放電するための高電圧を作り出す変圧器)という装置で1000倍ほどに増幅。

 

 

点火プラグに火花を散らし、着火した燃料が爆発してエンジンがかかるのです。

 

 

クランクシャフトとは、エンジン内のピストンの往復運動を回転力に変えるための軸のこと。

 

 

このあとに説明しますが、エンジンの役割は、実は「クランクシャフトを回転させることのみ」なのですね。

 

 

 

重いクルマをスイスイ走らせるエンジンの秘密

 

自動車の車両重量は、軽自動車で700kg〜1トン前後、普通車だと2.5トンを超える車種まであります。

 

 

たとえばロールスロイスのファントムという車は、グレードよっては2680kgにもなる戦車のようなクルマです。

 

 

 

 

そんな重量物である自動車を力強く走らせるエンジンはの寸法は、だいたい50〜60cm四方に収まるくらいのサイズのもの。

 

 

そんな小さな箱の中で発生するパワーの源は何でしょうか?

 

 

車のエンジンは、シリンダーという小さな燃焼室の中で、燃料(ガソリンエンジンの場合はガソリンと空気の混合気)を燃やしています。

 

 

空気は温度が上昇するほど膨張する性質を持っており、「燃焼した気体が膨張するチカラ」を動力として利用しているのがエンジンです。

 

 

一般的に、排気量が大きいエンジンほど大きなパワーを出せるとされている理由は、ピストンの体積が大きいほどより多くの混合気を利用することができることにあります。

 

 

 

4サイクルエンジンの仕組み

 

エンジンには「2サイクル」と「4サイクル」のものとがあります。

 

 

「2ストローク(2スト)」と「4ストローク(4スト)」と呼ばれることもありますね。

 

 

ディーゼルを除いて、ほとんど全ての自動車は4サイクルを採用しています。

 

 

このサイクルの前についた数字は、そのエンジンの“運動の回数と爆発の回数”とを表しています。

 

 

つまり4サイクルエンジンでは、「吸気」「圧縮」「燃焼」「排気」という4種類の工程を繰り返し行ってクルマを動かしているのです。

 

 

 

 

エンジンを構成するパーツをおおまかに言うと、ピストン、ピストンに付属するコンロッド、カムシャフトがあります。

 

 

ほかにはシリンダー内に燃料を出し入れするバルブ(弁)と、燃料に転化するためのプラグが主な構成部品です。

 

 

これらのパーツたちがタイミング良く連動し、スムーズに作業が行われることで、動力を得ることができるのですね。

 

 

 

車が進むメカニズム

 

エンジンが働くとどうしてタイヤが回転して車が前に進むのか?

すでに書いたように、エンジンの役目は「クランクシャフトを回転させること」。

 

 

クランクシャフトという軸を回転させトランスミッション(変速機)をつなげてギアを回転させます。

 

 

トランスミッションは歯車や軸からなる組立部品で、動力源の動力をトルクや回転数に変える役割を果たします。

 

 

自転車の変速機と基本的な仕組みは同じです。

 

 

このトランスミッションにプロペラシャフトという軸をつなげて回転させ、これを別のギアでドライブシャフトに回転力として伝えます。

 

 

その力をタイヤに伝え、タイヤが道路との摩擦力によって車を前に進ませるのです。

 

 

ちなみに前輪駆動車の場合は、後輪に動力を送る必要がないためプロペラシャフトはありません。

 

 

 

 

アクセルを踏むと速度が上がるのはどんな仕組み?

ドライバーが車を前進させるためにする操作といえば「アクセルを踏むこと」ですね。

 

 

では、アクセルとは何をする装置なのでしょうか。

 

 

実はアクセルはエンジンに送る空気の量を調整するための装置です。

 

 

奥まで踏み込むほどに、たくさんの空気がエンジンに送られ、その空気量に応じて、最適な量の燃料がシリンダーに噴射されることになります。

 

 

つまり空気量に比例して燃料も多く送られることになり、エンジン内に混合気がたくさん入るわけです。

 

 

それによって爆発力が増し、より速くピストンを押し下げるので、アクセルを踏めば踏むほどエンジンの回転数が上がり、結果的にスピードが上がることになります。

 

 

 

ガソリンとディーゼルは何が違う?

 

最後にガソリンエンジンとディーゼルエンジンの違いについて説明します。

 

 

軽油を使うディーゼルは、燃料代の安さとトルクのある力強い走りが魅力。

 

 

最近では、いわゆる新世代のクリーンディーゼル車が注目されていますね。

 

 

日本では排ガス規制の問題で、一時はディーゼル人気が急落していましたが、マツダ車や輸入車を中心にまた需要が高まってきています。

 

 

それぞれの燃料の特性

使用する燃料の特性によってエンジンの仕組みも変わります。

 

 

ガソリン、軽油ともに原油を精製したものですが、蒸留するときの温度が低いとガソリンに、高いと軽油になります。

 

 

蒸留温度が低いガソリンは低温で気化しやすく、軽油は気化する温度が高いという特徴を持っています。

 

 

ディーゼルエンジンの仕組み

ディーゼルエンジンには点火プラグがありません。

 

 

軽油は蒸留温度が高いため、通常の空気中では気化しにくいという特性があります。

 

 

そのため、シリンダー内であらかじめ空気を極限まで圧縮し、高圧・高温になった状態の空気に燃料を噴射して着火します。

 

 

このときの空気の温度は約600度。

 

 

その高温で自然着火した軽油は、一瞬にして燃焼することになるのです。

 

 

排ガス規制に引っかかっていた昔のディーゼルエンジンといえば、煤(すす)混じりの黒々とした排気ガスも問題でした。

 

 

これは、シリンダー内で燃料と空気が混ざりきらずに燃焼する「不完全燃焼」が起こるために、燃えかすが多く出てしまっていたというわけなのです。

 

 

 

 

現在主流になってきている新時代のディーゼルエンジンでは、燃費性能を含め、環境への配慮のもとに開発されています。

 

 

圧縮比を高めたり、煤を除去するフィルターを装着するなどして、きれいな排気ガスを実現しているのですね。

 

 

 

愛車の価値が下がる前に

一括査定でチェック

お試し査定もOK!

 

関連ページ

ハンドルを切った方向に曲がるメカニズム
クルマはどんな仕組みで「曲がる」のでしょうか?「車がハンドルを切った方向に曲がるメカニズム」について解説しています。
ブレーキを踏むだけで止まる仕組み
重量1トン前後もある自動車が、人間がブレーキペダルを踏むだけで止まることができる。走っているクルマはかなりの重量物なのに、女性の力でもブレーキペダルを踏めばそれを停止させることができます。当たり前のようですが、そこには厳密に仕組み化されたメカニズムがあることがわかりますね。今回は車が「止まる」メカニズムについて見ていきたいと思います。
乗り心地を左右するサスペンションの仕組み
乗り心地のいい車と悪い車ではサスペンションが違います。道路はさまざまなデコボコがあるため、サスペンションという装置が伸縮して車輪を上下に動かすことで、この凸凹や衝撃を吸収しています。車はそれぞれ乗り心地が違いますよね。これは、その車のサスペンションがいかに路面からの衝撃を吸収できているのか?によるところが大きいのです。 もちろんメーカーごと車種ごとに「足回りの味付け」は異なるため一概には言えないものの、乗り心地がいい車はサスペンションが衝撃を吸収する能力が高く、悪い車は低いことになります。

ホーム RSS購読 サイトマップ
中古車の売り方 中古車の一括査定 車査定の体験談 自動車保険 自動車保険の体験談