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エンジンにおけるシリンダー


初期のエンジンにおけるシリンダーはエンジンにおいて最大の部品だった。ピストンがもたらす摩擦を如何に軽減するかについて様々な実験が行われた。蒸気エンジンでは発生する水分が減摩材として作用する為、潤滑機構は無いか、あっても簡単なものであった。
外燃機関のシリンダーは、燃焼室が無い為対称的な構造をもつ。作動流体の熱エネルギーを膨張によって運動エネルギーに変換しピストンに伝達する。シリンダー内側は滑らかな場合が多く、ピストンにはガスケットが取り付けられ二つの部屋を分離密閉している。ピストンの運動は直線の往復運動の形で取り出され、外部のクランクによって回転エネルギーに変換している。シリンダーは付属するスライドバルブによって吸気排気が切り替えられ、一往復で2回運動エネルギーを取り出すことができる。主に蒸気機関に用いられた。スターリングエンジンのようにシリンダーが熱交換器として作用するものもある
内燃機関のシリンダーは外燃機関の機能を踏襲しており、基本的な構造や役目は外燃機関と似ているが、複雑になった。 一端はピストン・シリンダーヘッドと共に燃焼室を形成し、その密閉された容積により燃料と空気(混合気)を圧縮する。 圧縮された混合気は点火され、爆発燃焼する。燃焼して生じた燃焼ガスが持つ熱エネルギーによる膨張をピストンで受け運動エネルギーに変換する。 燃焼室の反対側ではピストンの運動をコネクティングロッド(コンロッド)・クランクシャフトにより回転エネルギーとして取り出す為の開口部となる。 水冷エンジンにおいては外壁または二重構造による中空部でウオータージャケットを形成して冷却を行う。 2ストローク機関ではシリンダーに開けられた穴・インテークポートとエキゾーストポートにより掃気が行われる。 シリンダー内側はホーニング加工されており、クランク側から供給される潤滑油を保持しピストンが滑らかに動くよう潤滑する。ピストンには複数のピストンリングが取り付けられ気密を保ち、シリンダー壁面の油膜を最適に保つ。
ピストンと共にエンジンの中枢部を構成する。
ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのシリンダーはかつては単体の部品で、鋳鉄製の筒が一般的であった。現在の主力は摺動部の耐磨耗性の観点からシリンダーライナーを導入しシリンダーブロック(シリンダージャケット)に圧入もしくは鋳造時に鋳込んで用いるもの。シリンダーをシリンダーブロックと共に一体鋳造とした方式が普及しつつある。これに対してライナーを導入しない方式はライナーレスエンジンと呼ばれるが、シリンダー内壁にニッケルシリコン合金(Nikasil:ニカシルorニカジル(商標))に代表される金属酸化物添加合金をめっき(溶射)するもので、1967年NSU・Ro80に使用され、ポルシェが1970年にレースカー(ポルシェ・917)に採用したのをはじめ、主にハイエンド仕様やレース仕様の車や小型車、バイクを中心に普及した。ライナーレス仕様は軽量で放熱性に優れ、ピストンリングと親和性が高いのが特徴。またピストンもシリンダーも同じアルミニウム合金で作る事ができるため、熱膨張してもクリアランスが保たれエンジン出力の向上に寄与する。溶射部分の耐久性は鋳鉄と同等以上であり、表面にほどこされたホーニング加工をエンジン寿命の終期まで保ち続ける。一方量産性と溶射加工時のスループットが長いことから加工コストが高くなる。
部品点数の削減と剛性の向上を図るため、クランクアッパーケースとシリンダーブロックを一体鋳造したエンジンもあり、3ピースエンジン等と呼ばれる。
ヤマハ発動機はライナーレス方式を発展させ、シリンダーブロック全体をアルミニウム・シリコン合金でつくり、メッキさえも不要としたDiASil(ダイアジル)シリンダーを開発した[1]。この方式によればメッキ方式に見られるスループットの問題は改善されるが、硬度が高く鋳造後の加工が困難となるのが欠点である。
船舶用エンジンはシリンダー・ピストンが巨大であり、大量の空気を充填し、きわめて長くて太いシリンダーで効率的に大きな出力を獲得できるよう工夫してある。

ブレーキフルード交換


現在の自動車・オートバイでは、ブレーキの機械構造として油圧を用いるのが主流であり、その油圧として用いられる油脂をブレーキフルードと呼ぶ。多くの場合植物性油脂で、国産車ではDOT3 DOT4 DOT5と呼ばれる規格の物が用いられる。 ここでは、定期交換時に行われる、いわゆる一般的な「継ぎ足し交換」について紹介するが、もちろん車種等で手順が異なる場合がある。
車体をリフト等で4輪とも完全に浮いた状態に保持し、全タイヤをホイールごと外す。
運転席から最も遠いブレーキ(国産車では左後ろ)のホイールシリンダーに付いているエア抜き用ドレンボルトにタンクの付いた透明なホース(エア抜き用専用工具である)を取り付け、ドレンボルトを緩める。
ブレーキフルードのリザーブタンクが概ね空になるまで、ブレーキペダル(以下ペダルと略す)をポンピングする。(この時、マスターシリンダーに空気が入らない程度までで止める。)
A) 新しいブレーキフルードを適時足す。
B) 抜けたブレーキフルードが新品の色になるまで、再びペダルをポンピングする。
C) ドレンボルトを仮締め、数回ペダルをポンピングした後、踏んだまま保持する。
D) ドレンボルトを緩め、流出してくるブレーキフルードに気泡が無いことを確認し、ドレンボルトを仮締める。
E) C?Dを数回繰り返し、ドレンボルトを確実に締める。
A?Eを、全てのブレーキで繰り返す。
エンジンを始動し、倍力装置が作動した状態で、ペダルの踏みしろ・感触を確認する。
タイヤを取り付け、低速走行でブレーキの利きを確認する。

マニュアルトランスミッション


マニュアルトランスミッションの場合、車種により使用油種がギアオイル、エンジンオイル、ATF等様々であるため、使用油種の確認が重要となる。交換方法は一般的に以下の通りとなる。
車体をジャッキアップし、ジャッキスタンドで保持する。
トランスミッションのオイル注入口を開ける。
トランスミッションのオイルの排出口を開けオイルを排出する。
オイル排出口を閉める。
オイル注入口から、オイルが溢れるまでミッションオイルを注入する。
オイル注入口を閉める。

ハイブリットカー


 日本ではエンジンの回転力で発電機を回して電力源としつつ、運動エネルギーを二次電池に回生し補助動力とするものが主流である。
 インドやフランスではタタ・ワンキャットのような圧縮空気と内燃機関を併用する方式がある。
 フライホイールで運動エネルギーを回生するハイブリッドシステムも存在する。
 ブラジルで普及しているバイオエタノールとガソリンの両方が使えるエンジンを搭載したフレックス燃料車と呼ばれる車がある。このほかLPG自動車・CNG自動車・水素自動車の一部にも、燃料にLPG・CNG・水素とガソリンを切り替え可能なエンジンがある。これらは燃料のハイブリッド利用が可能な内燃機関自動車である。
 自動車が普及を始めた19世紀後半においては、赤旗法による英国の蒸気自動車の開発停滞にもかかわらずガソリン自動車の性能は蒸気自動車や電気自動車に劣っていた。特に、蒸気貯めに圧力を蓄えたり鉛蓄電池に電気を蓄えたりするため始動トルクが大きく、ニードル弁や抵抗器操作で無段階変速が可能な蒸気自動車や電気自動車に比べ、ノッキングなど低速性能が悪くアクセル・クラッチ・減速ギヤないしプーリー切替の同時操作を強いられるガソリン車の操作性は劣悪であり、複雑な精密機械であるトランスミッションの故障も多かったため敬遠された。
 ガソリンエンジン車の唯一の利点である航続距離の長さを生かす手法が、内燃機関→発電器→整流器→蓄電池→電動機の電気駆動方式だった。変速機の代わりに駆動力として蓄電池を使い動力を一方的に電気エネルギーに変換して消費するもので、回生ブレーキのないシリーズハイブリッド方式のハイブリッド電気自動車である。ガソリン原動機を電力源として使う電気駆動方式は「ガス・エレクトリック」と呼ばれる。
 20世紀初頭には車輪の回転駆動に電気を使ったものがあるが、サスペンションの動きに合わせた機械式駆動系が満足に作れなかったためとはいえ不完全ながらも自動車黎明期のハイブリッドカーである。電気による駆動系としてサスペンションの動きに追随し、車軸側と一体となったモーターで車輪を回転させた。エリーカなど現代の電気自動車で見られる車輪一体型モーターの初期の形態である。
 第1次世界大戦を経て等速ジョイントなど機械駆動用の要素技術の発明と工作機械による量産技術の確立により、機械駆動系の信頼性向上とコストダウンが進展し、フォード・モデルTの登場によるガソリン車の急激な普及により、電気自動車は廃れていった。
 20世紀後半の1980年代になると導電性プラスチックポリアセチレンの発見に端を発する高性能なリチウムイオン二次電池や、小型で強力なモーターを可能にするネオジム磁石が相次いで日本で開発され、電気自動車に必要な技術が急速に発展した。その結果、エネルギー回生を含む真のハイブリッドカーが登場し、あらかじめ充電しておくプラグインハイブリッドを経由して内燃機関自動車から電気自動車に向かう技術革新の流れが起きている。
 発電用動力にガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスタービンエンジンを使用するもの(主にシリーズハイブリッド)が実用化されている。
 燃料電池車は回生ブレーキによる電力回収部分も含め全て燃料電池単独で発電した電力をやりくりしているためエネルギー源が燃料電池のみでありハイブリッドカーではないが、燃料電池とハイブリッドシステムを組み合わせることで価格を抑えたハイブリッド燃料電池自動車が開発されている。 [1]。
 ハイブリッド車の併用動力として二次電池以外にキャパシタ(コンデンサ)や圧縮空気、フライホイールなどが試行されているが、エネルギー蓄積量、稼働時間、制御性、コストの面から、二次電池が多く用いられている。二次電池は長時間安定した出力を確保できるが、その分充放電の反応が遅いため、短時間の高出力が求められる重機用として大電流を流す事が可能なキャパシタも利用されている。
 自動車と鉄道の中間形態として架線式電気自動車(無軌条電車、トロリーバス)とハイブリッドバスの利点を合わせた架線式ハイブリッドトロリーバスなどがある。(詳細:トロリーバス参照)

カムシャフト (camshaft)

カムシャフト (camshaft) とは、エンジンの構成部品の一つで、バルブを開閉する各気筒のカムをまとめて1本に備えているシャフト(軸)である。断面が卵型のカムが複数連なったもので、回転の中心と外周までの距離は一定ではない。カムシャフトはクランクシャフトからのタイミングチェーンなどにより回転が伝えられている。4ストローク機関ではクランクシャフトが2回転する間に、カムシャフトは1回転する。

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