エンジンの選び方

エンジンとは、燃焼反応による熱と圧力を利用して、機械的エネルギーを生み出す機械です。ほとんどのエンジンは、燃焼室内で燃料と空気の燃焼を制御することで機能します。燃焼により熱と圧力が発生し、それが直接または間接的にピストンを動かします。エンジンにより作られる機械的エネルギーは、その設計により、回転式、振動式などがあります。自動車から大型産業機械まで、多くの製品に使用されています。

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  • エンジンの主な種類は何か?

    エンジンには、2ストロークエンジン、4ストロークエンジン、ワンケルエンジンという種類があります。

    2ストロークエンジン

    シリンダー内で空気と燃料を燃焼させる内燃機関の一種です。 芝刈り機や小型二輪車に最も多く搭載されているエンジンです。 吸気/圧縮行程と燃焼/排気/掃気行程の2行程を、ピストンの上下運動で行います。

    このタイプのエンジンは、他のエンジンよりも老化が早いです。

    4ストロークエンジン

    このエンジンも内燃機関の一種です。 自動車や航空業界で使用されるエンジンの一種です。 4行程であることを除けば、2ストロークエンジンと似ています。 

    • 吸気行程:シリンダー内に空気と燃料の混合気を吸入します。
    • 圧縮行程:混合気を圧縮します。
    • 燃焼行程:圧縮した混合気に引火し、爆発が起こります。
    • 排気行程:燃焼ガスを排気口に押し出して排気します。

    ワンケルエンジン

    ロータリーピストンエンジンで、2ストロークや4ストロークのピストンエンジンとは違い、往復運動をしません。 そのため、ピストンエンジンに比べて騒音や振動が少ないです。 マツダRX-8に使用されており、現在このタイプのエンジンは、ハイブリッド車用に検討されています。

  • どのタイプのエンジンを選べばいいか?

    エンジンのタイプを選ぶには、まず、使用する燃料の種類を知る必要があります。

    低回転で高トルクを発揮するエンジンをお探しの場合、ディーゼルエンジンがおすすめです。 購入時の価格は比較的高いですが、燃費が良いです。 ディーゼルエンジンは、建設、船舶、鉱山、病院、林業、通信、地下工事、農業など、さまざまな分野の機器に使用されています。
    しかし、ディーゼルエンジンの排出ガスに対する規制は、ますます厳しくなっています。

    スピードを簡単に変えられる、パワーのあるエンジンをお探しなら、ガソリンエンジンを選びましょう。 ガソリンエンジンは比較的安価ですが、ディーゼルエンジンに比べて燃費が悪いです。

    そこでガソリンエンジンの代わりになるのがガスエンジンです。 経済的でより環境的な圧縮天然ガス(CNG)、液化天然ガス(LNG)、バイオメタンなどが使用されています。

    購入価格は高くなりますが、従来の内燃機関より低公害でパワフルなエンジンをお探しの場合は、ハイブリッドエンジンがおすすめです。

    JOHN DEERE社製ディーゼルエンジン

    クボタ社製ガソリンエンジン

    MAN Engines社製ガスエンジン

    エンジンの主なタイプ:

    • ディーゼルエンジン
    • ガソリンエンジン
    • ガスエンジン
  • エンジン構造の違いとは?

    エンジンにはさまざまな構造があります。

    直列型エンジン

    最も一般的に使用されているエンジンで、取り付けが簡単で、価格も安いです。 1列のシリンダーで構成されているため、細長い形をしています。 そのため、エンジンルームにスペースが必要になるというデメリットがあります。 また、クランクシャフトの剛性を確保しにくく、振動が起こることもあります。 しかし、カウンターウェイトを追加することで、振動を軽減することができます。

    水平対向エンジン(フラットエンジン)

    ピストンが向かい合うように作動するエンジンです。 水平対向エンジンのシリンダーは、直列エンジンと異なり、クランクシャフトの両側に配置されているため、エンジンバランスが良いです。

    また、高さ方向のスペースが必要ないので、低い位置に配置ができ、自動車の安定性が向上するというメリットもあります。

    ただし、スパークプラグの交換などのメンテナンスが必要です。

    V型エンジン

    V型エンジンはその名の通り、クランクシャフトの上に2列のシリンダーがあり、交互に作動するV字型のエンジンです(V8なら4気筒×2列)。 

    V型エンジンの利点

    • このタイプのエンジンに使われているクランクシャフトは非常に軽量で、車体の振動を抑えることができます。
    • 低回転域でも高い始動トルクを発揮します。

    しかし、複雑な構造であるため、価格は高いです。

    W型エンジン

    V型エンジンと似た構造ですが、V型が2重になっているためW型と呼ばれています。 場所を取らないのが最大の特長です。

    このタイプのエンジンは、航空機のほか、高級車にも使われています。 V型エンジンと同様に、W型エンジンも非常に高価です。

  • エンジンを選ぶ際の重要なポイントとは?

    エンジンを選ぶ際には、トルク(単位はニュートンメートル)と回転数 (単位は回転/毎分時)から求められる最高出力(単位は馬力またはキロワット) を知っておく必要があります。トルクは回転数により変化するため、購入したいエンジンが用途に適しているかどうかを確認する必要があります。例えば、ガソリンエンジンを選択した場合、そのトルクを十分に発揮させるためには、高回転である必要があります。しかし、ディーゼルエンジンを選べば、低回転で大きなトルクを発生させ、燃料消費を抑えることができます。

    原則としてメーカーは、回転数によるエンジンの出力とトルクを示した表を提示しています。これにより、エンジンが用途に適しているかどうかを確認することができます。

    ガスエンジンは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンから派生したものです。そのため、これらのエンジンが供給する出力は等しいです。環境に優しいエンジンをお探しであれば、ガスエンジンがおすすめです。

  • 気筒数(シリンダー数)の選び方は?

    4気筒エンジン

    エンジンの総排気量は、各気筒容積に気筒数を掛けたものです。 一般的に、同じ総排気量であれば、気筒数が多いエンジンの方が効率が良く、より大きなパワーを発揮することができます。 そのため、単気筒のエンジンより多気筒エンジンの方が効率が良いです。

    気筒数は、エンジンの性能にも影響を与えます。 例えば、単気筒エンジンは、低速域ではほとんどトルクが発生せず、中速域で全トルクが発生します。 一般的に気筒数を増やすと、低速域と高速域のトルクが向上します。

    また気筒数は、使い心地の決め手にもなります。 気筒数が多いほど、エンジンから発生する振動を抑えることができます。 ただし、エンジンのサイズも大きくなります。

    小型エンジンは、4気筒が一般的でしたが、近年では、購入価格や維持費が経済的で、燃費も良く、排出ガスが少ない3気筒がより採用されています。

  • エンジンの短所とは?

    エンジンは、人工的に冷やさなければなりません。冷却方法には、空冷と水冷があります。空冷エンジンは、水冷エンジンに比べて軽量で場所を取りませんが、エンジンの温度管理が複雑です。エンジンの性能は、運転温度に直接関係しているため、冷却方法の選択は重要です。

    ガソリンエンジンは、通常4ストロークですが、ガソリンとオイルを混ぜたものを燃料とする2ストロークもあります。設計はシンプルですが、同じ出力を得るためには、4ストロークエンジンよりも高い回転数が必要です。また、2ストロークエンジンは、メーカーにとって、排ガス規制に対応した2ストロークエンジンの提供が非常に困難なため、減少傾向にあります。

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