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3S級舶用機関整備士指導書

 事業名 舶用機関整備士の資格検定事業
 団体名 日本舶用機関整備協会 注目度注目度5


3.エンジンの基礎
 
3.1ストローク(行程)とサイクル
 ストロークとは、ピストンが上死点から下死点又は下死点から上死点まで運動する1行程のことでエンジンが1回転すれば、ピストンは2行程(2ストローク)動いたことになる。又毎回同じ動作を繰り返している場合、ある点を起点にして再び元の起点に戻ってくる迄での1周期のことをサイクルという。
 エンジンには前項で述べた如く、ピストンが4ストローク動く間、即ちクランク軸が2回転する間に吸入、圧縮、燃焼、排気の1サイクルを完了する4サイクルエンジン(4ストローク1サイクルエンジンの略称)と、ピストンが2ストローク動く間、即ちクランク軸が1回転する間に、1サイクルを完了する2サイクルエンジン(2ストローク1サイクルエンジンの略称)とがある。
 
3.2 エンジンの作動
1)4サイクルエンジンの作動
  4サイクルエンジンは、1・6図に示す如く、吸入、圧縮、燃焼、排気の各作動を、クランク軸が2回転、即ちピストンの4行程で行っている。下記に4サイクルエンジンの作動及び燃焼について説明する。〔〕内はガソリンエンジンの場合
 
(拡大画面:54KB)
1・6図 4サイクルエンジンの作動
 
(1) 吸入行程
 排気弁が閉じて、吸入弁が開いた状態でピストンが下降すると、シリンダ内に負圧が発生し、空気〔燃料と空気の混合気〕が吸入される。この時ピストンは、上死点から下死点まで1ストローク動き、クランク軸は1/2回転する。
(2)圧縮行程
 吸入行程が終わり、吸気弁が閉じてピストンが上昇を始めると、シリンダ内の空気〔混合気〕は圧縮され上死点近くになると高温(550〜600℃)高圧(3.9〜4.4MPa)になる〔混合気中の燃料は、圧縮による温度上昇により完全に気化される〕。この行程でピストンは下死点から上死点まで動き、クランク軸は吸入行程の始めから丁度1回転したことになる。
(3)燃焼行程
 圧縮行程の終わりに燃料を霧状にして、高温高圧となったシリンダ内に噴射させると、着火燃焼〔スパークプラグの点火によって混合気が燃焼〕して温度、及び圧力が急上昇する。この燃焼ガスがピストンを押し下げクランク軸を回転させる。この行程でピストンは上死点から下死点まで1行程動く。なお、この行程のみが実際に動力を発生する行程である。
(4)排気行程
 燃焼行程の終わり頃に排気弁を開き、ピストンが上昇を始めると仕事を終えた排気ガスはピストンによってシリンダから排出される。排気行程でピストンが下死点から上死点まで上昇するとピストンは計4行程(クランク軸は2回転)動いたことになる。これらの行程がそれぞれ規則正しく繰り返されることによりエンジンは回転し続けるのである。
 
2)2サイクルエンジンの作動
 ピストンの2行程で1サイクルを完了するエンジンであり、シリンダ内の排気の排出、及び空気(混合気)の吸入にピストンのポンプ作用が利用できないために、別ポンプ・補助ブロア又は過給機により大気圧以上に加圧した空気又はクランクケース内で圧縮された混合気を、シリンダの側面に設けた掃気口より押し込み排気を追い出したあと、引き続き空気又は混合気を充填する方法がとられている。
 
(拡大画面:48KB)
1・7図 2サイクルエンジンの作動
 
(1)掃気
 ピストンが下降して掃気口が開き、クランクケース内で圧縮された新しい混合気が勢いよく流れ込み、シリンダは新気で充填されると同時に残っている燃焼ガスを排出する。
(2)圧縮
 ピストンが上昇して、掃気口に次いで排気口が閉じ、シリンダ内の混合気が圧縮される。この時、クランクケース内が負圧となるので、クランクケースに設けられたリードバルブが開いて、クランクケース内に混合気が吸入される。
(3)燃焼(膨張)
 ピストンの上死点付近で、圧縮された混合気はスパークプラグによって点火され急激に燃焼し、燃焼ガスがピストンを押し下げる。この時、クランクケース内の混合気がリードバルブを閉じて圧縮される。
(4)排気
 燃焼ガスの膨張によって押し下げられたピストンが排気ポートを開くと、燃焼ガスがシリンダから排出される。
 
3)エンジンの弁線図
 弁線図は、エンジンの作動、即ち吸入、圧縮、燃焼、排気の各行程の作動をタイミングよく完全に行わせるための、吸気弁、排気弁の開閉時期や、燃料噴射又は点火の時期を、クランク軸の回転を表した線図の上に印したもので、1・8図に4サイクルエンジンの弁線図の一例を示す。又1・9図に2サイクルエンジンのポトタイミングダイヤグラムの一例を示す。
 
1・8図 4サイクルエンジンの弁線図
 
1・9図 2サイクルエンジンのポートタイミング
 
(1)弁線図に使用される用語
 弁線図には用語が記号で記されているのでその意味に付き下記に説明する。
 
1・9表 弁線図に使用される用語
用語 記号 記号の語源
上死点 T.D.C. Top Dead Center
下死点 B.D.C. Bottom Dead Center
吸気弁の開き I.O. Inlet Valve Open
吸気弁の閉じ I.C. Inlet Valve Close
排気弁の開き E.O. Exhaust Valve Open
排気弁の閉じ E.C. Exhaust Valve Close
 
(2)オーバラップの上死点と、圧縮の上死点(4サイクルエンジン)
 弁線図を見るとわかるように吸気の始まる上死点では、吸気弁はすでに開いており、又排気弁は上死点過ぎ何度かで閉まるため、この上死点では両方の弁が開いている。このように両方の弁が開いている上死点のことをオーバラップの上死点と云う。この位置よりクランク軸が1回転した上死点、即ち燃焼前の上死点は、圧縮行程の終わった時であり、当然吸、排気弁とも閉まっている。この上死点を、圧縮の上死点と云う。
 なお、弁スキマの調整はこの圧縮の上死点で行う。







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更新日: 2017年8月19日

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