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ホームエンジン基礎編

ピストンとは?
人間は空気を吸うために横隔膜(オウカクマク)※という筋肉?を使って呼吸していますが、エンジンは一体どうやって呼吸しているのでしょうか?

※ご存知だとは思いますが念のため。横隔膜とは、人間が息を吸うときに下に下がって空気を吸い込み、吐くときに上がって空気を押し出す役割をしている内臓です。しゃっくりは、横隔膜の痙攣(けいれん)だという事は結構有名ですよね。全く関係ありませんが、私が大好きな焼き肉のハラミは牛の横隔膜ですw


答えはあの有名な『ピストン』です。
※ピストンに関する詳しい説明(整備士3級〜2級レベル)をご希望の方は別のサイトで私が執筆したページがございますのでそちらをご覧下さい。・アイティメディア(モノイスト)ピストンが傷だらけなのにも、理由がある
ピストンの例
ピストンの例(チタンコンロッド)
ピストンはいっぱい仕事をしています。

さきほど説明で出てきた横隔膜の役割をするのはもちろん、食べ物(ガソリン)を消化(爆発)させるための中核も担っています。

消化=カロリーを取り出す=動くための原動力

となりますね。

ピストンは1つとは限らず、4つだとか6つだとか車によっては8つもあります。
それらは全てが同時に同じ行動(例えば4つが同時に空気を吸う等)を行っているのではありません。

あえて言うとすれば、

多数あるピストンがお互いにタイミングを取り合い、

結果として

『息を吸いながら食べ物を消化しながら息を吐いている!』


となるのですが。。。

これらを説明してしまうと、基礎編から逸脱してしまうので別に詳しくご説明します。
4ストロークエンジンの仕組み


息(空気)を吸うためにピストンは下がり、吐く為にピストンは上がります。

とは言っても、空気を吸ったり吐いたりするためには注射器のようにピストンの周囲を筒のような物で包み込む必要があります。
その筒の役割をしているものをエンジンでは『シリンダ』と言います。
シリンダ
これがシリンダです。
ピストンは、このシリンダの中で上下運動(ピストン運動)を超高速で繰り返し行っています。
高回転域まで回るエンジンであれば、1分間で10000回転以上往復します。

さてここで考えて欲しい事があります。

現代の技術はすごく進化していますので、ピストンとシリンダの隙間をできるだけ少なくしていますが、これには限界があります。
極論を言えば、隙間がギリギリすぎると、ピストンがスムーズに動けなくなってしまうのです。
つまりスムーズに回転(ピストン運動)をするためには、ある程度の隙間が必要となってきます。

スムーズに回転するために隙間が必要なのですが、実はその隙間が大きな問題になります。
というのも、ピストンの頭ではガソリンが瞬時に爆発してガス状に変化するわけです。
ピストン ガス抜け
ピストン ガス抜け
その爆発力でピストンが一気に下に動き、車を動かす動力源として使用されているのですが、ピストンとシリンダに隙間があると燃焼ガスがその隙間から逃げてしまい、爆発力をピストンを押す力として効率よく利用する事ができませんよね。

この現象をガス抜けと言います。

つまり、シリンダとピストンの隙間を埋めるための何かが必要なのです。
隙間を埋めつつ、ピストンが動きやすいような工夫が必要となりますよね。
その重要な役割をしているものをピストンリングと言います。
自動車整備士3級〜2級レベルのエンジン基礎編として、アイティメディア社が運営しているモノイストというサイトに『今さら聞けないエンジン構造』という内容で記事連載をしております。
当サイトよりも更に高いレベルをお望みの方はこちらもご覧ください。

・第一回 ピストンが傷だらけなのにも、理由がある
・第二回 本田宗一郎も苦戦したピストンリングの設計
・第三回 縦置き直6サイコー!? シリンダ(気筒)の基本
・第四回 NSXはチタン製コンロッド採用でエンジン性能UP
・第五回 クランクシャフトはオイルクリアランスに要注意
・第六回 BMWの燃費向上の秘密は、バルブトロニック
・第七回 カムシャフトを2本にするか、1本にするか
・第八回 タイミングベルト、まだ使っているの?
・第九回 「バルブタイミング=0°」とはどういう状態か?
・第十回 GMや日産が苦心したVTCの原理とは
・最終回 ガソリンエンジンがなくなる日は、きっと来る

・2010年 学生フォーミュラ優勝チーム(大阪大学)のレポート記事
 ⇒阪大、初の日本一! ほんまに車が好っきやねん

・2012年 学生フォーミュラ優勝チーム(京都工芸繊維大学)のレポート記事
 トラブルがなければ絶対上位に行ける!
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関連リンク

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