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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。

クラッチ (Clutch)


クラッチ (Clutch) は、回転動力を伝達するための機械要素の一つである。入力軸と出力軸を機械的あるいは電磁的に結合し、原動機軸の回転を被駆動軸に伝えるもので、結合を解くことにより被駆動軸への回転の伝達を止めることができる。
内燃機関のように短時間に頻繁に起動・停止を繰り返すことが困難な原動機では、出力の伝達を一時的に停止するためには必須である。
また、起動停止が容易な電動機(モーター)においても、回転子の慣性のため瞬時に定格回転に達したり、停止することは困難である。電動機は一定回転数にしておき、その回転をクラッチで伝達すると意図したタイミングで回転力のオン・オフを行うことができる。

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点火プラグ(てんかプラグ)


点火プラグ(てんかプラグ)とは、電気的に火花を出す(スパークさせる)ことにより燃料(または燃料を含む混合気)に着火させる役割を担う電気的な装置である。スパークプラグ (Spark plug) の日本語訳。内燃機関(エンジン)のうち、スパーク・イグニッション・エンジン(火花点火機関)と呼ばれるエンジンでは、シリンダーヘッド中に置かれ、電気放電によって点火させることにより、燃焼サイクルのきっかけを作る。点火プラグは、内燃機関以外でも、暖房器具などの燃焼器具類でも、混合気に点火するために使用される。この場合は、イグナイター (igniter)、フレーム・イグナイター (flame igniter) とも呼ばれる。エンジンでは、毎分数百から数千回の点火がおこなわれる一方、暖房装置などでは燃焼開始時の1回のみの動作となる。いずれも「プラグ」と略してよばれることがある。第二次世界大戦以前や戦後まもなくまではSpark plugの日本語直訳である点火栓という呼ばれ方がされていた時期もあった。
点火プラグにはプラグコードと呼ばれる絶縁されたワイヤーによって、外部の点火コイルかマグネトー回路に接続される中心電極があり、点火プラグのシェル側に設けられた接地電極(若しくは側方電極)がアースを形成する事で点火装置として成立している。
内燃機関の内、ディーゼルエンジンはピストンで圧縮され高温高圧となった空気に直接燃料を噴射して燃焼を促す圧縮点火機関に属する為、点火プラグは用いられない。しかし、ディーゼルエンジンの場合でも冷間始動特性を改善する為にグロープラグを用いる事がある。

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