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【飛行機のエンジン】2サイクルエンジンと4サイクルエンジンについて

2サイクルエンジンでは、「吸気」「圧縮」「爆発」「排気」が2サイクルの間で完結します。

飛行機の世界では、4サイクルエンジンの方がより一般的で、先ほどの4工程を4サイクルで行います。

重さとパワーの比率で見ると、2サイクルエンジンの方が4サイクルエンジンよりもパフォーマンス力が高いです。

しかし、不均衡な排気など課題点もあるため、2サイクルエンジンは航空機には使用される事が少なかったです。

現代でも2サイクルエンジンの研究は続けられ、2サイクルエンジンの欠点を補うような設計改良がされています。

以前の2ストロークエンジンではあまり取り付けられていなかった、「オイルサンプ」「オイルポンプ」「加圧式潤滑」なども採用され、進化しています。

現在主流になってきている2ストロークエンジン

2サイクルエンジン

2サイクルエンジンは、4サイクルエンジンと比べて小型なので、軽いことがアドバンテージです。

また、部品も少なくて済むので、導入コストやランニングコストを低く抑えられます。

2サイクルエンジンの動きは、上図のように、まず圧縮された空気がシリンダーに入り込みます。

これと同時に排気口から燃焼されたガスが排気されます。

ピストンがさらに圧縮させる事で、空気の温度が上ったところで、燃料を噴射させ爆発を引き起こします。

これにより、パワーが生み出されクランクシャフトで回転運動へエネルギーが変換される仕組みです。

排気量を2サイクルと4サイクルで同じにした時、得られるパワーは2サイクルの方が大きくなるなど、2サイクルエンジンには魅力が詰まっています。

4サイクルエンジンのパーツ

4サイクルエンジンの構成パーツ

4サイクルエンジンでは、スパークプラグでの点火方式が現在主流です。

点火方式を採用しているレシプロエンジンのメインパーツは、「シリンダー」「クランクケース」「その他付属物」です。

シリンダーの中には、「吸気・排気バルブ」「スパークプラグ」「ピストン」が収納されています。

クランクケースの中には、「クランクシャフト」「コネクティングロッド」が入っています。

その他にも独立した発電機である、「マグニート」があります。

4サイクルエンジンの動き

4サイクルエンジンの動き

冒頭でも触れたように、4サイクルエンジンは「吸気」「圧縮」「爆発」「排気」を4工程かけて行います。

【吸気】
吸気のサイクルは、シリンダーの中でピストンが下がり始めから始まります。
吸気バルブが開き、燃料と空気の混合されたものがシリンダーに取り込まれます。

【圧縮】
吸気バルブが閉まると、圧縮の工程が始まります。
そして、ピストンが再びシリンダーヘッド方向に動き出します。
空気と燃料の混合気体を圧縮します。

【爆発】
空気と燃料の混合気体に点火された所から始まります。
一度点火されると、シリンダー内の圧力はとても高くなります。
その圧力により、ピストンは押し下げられます。
この力が「ピストン」から「ピストンロッド」に伝わり、「クランクシャフト」によって回収されます。

【排気】
排気の工程は、排気バルブが開いた時から始まります。
シリンダー内で燃えたガスは、排気の工程によりシリンダー内から一掃されます。
ピストンが再びシリンダーヘッド方向に動き、排気ガスをシリンダーの外へ吐き出します。

例えエンジン出力を絞っていても、4サイクルエンジンの中では毎分何百回も「吸気」「圧縮」「爆発」「排気」の4工程が行われています。

それぞれのシリンダーのストロークは違うので、いつ点火してパワーを生み出すのかは、正確なタイミングで管理されています。

エンジンを止める事なくスムーズに回転させてあげるには、「吸気」「イグニション」「燃料」「オイル」「冷却装置」「排気システム」などの働きが欠かせません。

まとめ

2ストロークエンジンは、オートバイでは聞きますが、飛行機にはあまり使われていませんでした。

研究が進められ、小型ピストン機にも使われようとしているとは驚きです。

技術は日進月歩し、より良い製品が日々生み出されています。

さらに技術進歩が進むと、古いものは世の中から淘汰され、より便利な高精度の物によって世の中の新陳代謝が繰り返されていくのでしょう。

もしかしたら、将来は2サイクルエンジンや4サイクルエンジンは使われなくなってしまうかもしれないですね。

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