4 ストローク エンジンの 4 つのストロークとは何ですか?

4 ストローク エンジンの 4 つのストロークとは何ですか?

4ストロークサイクルエンジン 内燃機関は、4つの異なるピストンストローク（吸気、圧縮、動力、排気）を用いて1サイクルを完了するエンジンです。ピストンはシリンダー内で2回のストロークを完了することで1サイクルを完了します。1サイクルには、クランクシャフトが2回転、つまり720°回転する必要があります。

4ストロークサイクルエンジンは最も一般的なタイプです。 小型エンジン4 ストローク エンジンは、1 つの動作サイクルで、吸気行程、圧縮行程、点火行程、動力行程、排気行程の 5 つの行程を完了します。

吸気行程

吸気イベントとは、混合気が導入されて燃焼室が満たされる時点を指します。吸気イベントは、ピストンが上死点から下死点に移動し、吸気バルブが開いたときに発生します。ピストンが下死点に向かう動きにより、シリンダー内に低圧が発生します。周囲の大気圧により、開いた吸気バルブから混合気がシリンダー内に押し込まれ、ピストンの動きによって生じた低圧領域が満たされます。混合気が慣性で流れ続け、ピストンが方向転換し始めると、下死点を少し過ぎてもシリンダーは満たされ続けます。下死点の後、吸気バルブはクランクシャフトが数度回転する間開いたままになります。エンジンの設計によって異なります。その後、吸気バルブが閉じ、混合気がシリンダー内に密閉されます。

圧縮行程圧縮行程とは、シリンダー内に閉じ込められた混合気が圧縮される過程です。燃焼室は密閉され、充填されます。充填量とは、燃焼室内に圧縮された混合気の体積のことで、点火準備が整った状態です。混合気を圧縮することで、点火時により多くのエネルギーが放出されます。圧縮を行うには、シリンダーが密閉されていることを確認するために、吸気バルブと排気バルブを閉じる必要があります。圧縮とは、燃焼室内の充填量を大きな体積から小さな体積へと減少させる、つまり圧縮するプロセスです。フライホイールは、充填量を圧縮するために必要な運動量を維持するのに役立ちます。

エンジンのピストンが燃料を圧縮すると、ピストンの仕事によって生じる圧縮力の増加により熱が発生します。燃料中の空気と燃料の混合蒸気が圧縮・加熱されると、燃料の温度が上昇し、燃料の気化が促進されます。この燃料温度の上昇は燃焼室全体に均一に起こり、点火後の燃焼（燃料の酸化）を速めます。

発生した熱によって小さな燃料液滴がより完全に気化すると、燃料の気化が促進されます。点火炎にさらされる液滴の表面積が増加すると、燃焼室内の燃料はより完全に燃焼します。ガソリン蒸気のみが着火します。液滴の表面積が増加すると、ガソリンは液体のままではなく、より多くの蒸気を放出します。

充填された蒸気分子が圧縮されるほど、燃焼プロセスから得られるエネルギーは大きくなります。充填された蒸気分子を圧縮するために必要なエネルギーは、燃焼中に生じる力の増加よりもはるかに小さいです。例えば、典型的な小型エンジンでは、充填された蒸気分子を圧縮するために必要なエネルギーは、燃焼中に生じるエネルギーのわずか4分の1です。

エンジンの圧縮比は、ピストンが下死点にあるときの燃焼室容積と、ピストンが上死点にあるときの燃焼室容積の比較です。この面積と燃焼室の設計・スタイルによって圧縮比が決まります。 ガソリンエンジンエンジンの圧縮比は通常、6対1から10対1です。圧縮比が高いほど、エンジンの燃費は向上します。圧縮比が高いほど、燃焼圧力、つまりピストンに作用する力が大幅に増加します。しかし、圧縮比が高いほど、エンジン始動に必要な労力は増加します。一部の小型エンジンには、圧縮行程中に圧力を解放するシステムが搭載されており、これにより、エンジン始動時の運転者の労力を軽減します。

点火事象点火（燃焼）事象は、燃料が点火され、化学反応によって急速に酸化され、熱エネルギーが放出されるときに発生します。燃焼は、燃料が大気中の酸素と化学的に結合し、熱という形でエネルギーを放出する急速な酸化化学反応です。

適切な燃焼には、炎が燃焼室全体に広がる短時間（ただし限られた時間）が必要です。クランクシャフトが上死点の約20°手前で点火プラグの火花により燃焼が始まります。大気中の酸素と燃料蒸気は、前進する炎面によって消費されます。炎面は、燃焼ガスと副産物を隔てる境界壁です。炎面は、燃焼室を通過し、最終的にすべての燃焼が完了するまで燃焼を続けます。

パワーストローク

パワーストロークは、高温のガスが膨張し、ピストンヘッドをシリンダーヘッドから押し出すエンジンの作動行程です。ピストンの力とその後の動きはコネクティングロッドを介して伝達され、クランクシャフトにトルクを与えます。このトルクによってクランクシャフトが回転を開始します。生成されるトルクの量は、ピストンへの圧力、ピストンのサイズ、そしてエンジンのストロークによって決まります。パワーストローク中は、両方のバルブが閉じています。

排気行程排気行程は、排気ガスが燃焼室から大気中に排出される行程です。排気行程は最終行程であり、排気バルブが開き、吸気バルブが閉じるときに発生します。ピストンの動きによって排気ガスが大気中に排出されます。

ピストンがパワーストローク中に下死点に達すると、燃焼が完了し、シリンダー内は排気ガスで満たされます。排気バルブが開き、フライホイールなどの可動部品の慣性によってピストンは上死点まで押し戻され、開いた排気バルブから排気ガスが排出されます。排気行程の終わりには、ピストンは上死点に達し、作動サイクルが完了します。