エンジン内部のパーツの役割や働き

公開日: : バイク

コンロッド

ピストンとクランクシャフトを結び、往復運動を回転運動へと変換する役割を担っているのが、コンロッドとなります。単純に言えば、ピストンとクランクシャフトを結んでいる金属の棒です。正式名称は、コネクティングロッドで、コンロッドは略称です。連接棒と呼ばれることもあります。

コンロッドの詳細

コンロッドがクランクを回すことによって、はじめて回転運動が生まれます。シリンダー内の爆発によって生じる熱エネルギーは往復運動にまず変換されるのですが、そのままではバイクを動かす力とはなりません。回転運動に変換され、歯車(ギア)を通じ、チェーンやベルトとシャフトといった駆動系を通じてタイヤの回転運動へとなり、バイクを動かしているのです。なお、ピストンに強い耐久性が求められていたのと同様に、コンロッドにも十分な耐久性が求められます。

コンロッド(コネクティングロッド)は本体全体を指した名称で、ピストンと連結している部分はスモールエンド(小端部)、クランクシャフトと連結している部分はビッグエンド(大端部)と呼ばれています。

なお、多気筒エンジンの場合、一体式のコンロッドでは組み付けが出来ないため、ビッグエンドを分割してボルトで固定する組み立て式コンロッドを採用します。しかし、一体型では問題にはなりませんが、組み立て式となるとあわせ面次第では耐久性に不備が生じる恐れがあります。そのためいかに組み立て部のあわせ面を確実にするかが、組み立て式コンロッドの重点となります。

クランクシャフト

爆発によって生じた熱エネルギーをうけたピストンは往復運動を行い、コンロッドを通じてクランクシャフトにて回転運動に変換させられます。クランクとは往復運動を回転運動に変換する装置を指し、このクランクが備わっている軸であることから、クランク軸(クランクシャフト)と呼ばれています。

クランクシャフトの詳細

クランクシャフトは、クランクジャーナル、クランクピン、クランクアームの3つで構成されています。クランクジャーナルはクランクの軸にあたり、クランクケースに支えられている部位です。また、多気筒の場合はクランクピントクランクアームの間にも配置されています。

クランクピンはコンロッドのビッグエンドを取り付けている部位で、クランクジャーナルの回転中心からずれた場所に位置しています。そしてクランクピントクランクジャーナルを繋いでいる部位が、クランクアームとなります。

なお、クランクピンをとめているアームの反対側には、カウンターウエイトと呼ばれるオモリが設けられています。これは往復運動の際に生じる強い慣性力を打ち消すためです。通常は、クランクアームとカウンターウエイトを一体化したクランクウエブを装着しています。

また、クランクシャフトの端には、クランクシャフトと共に回転を行い、フライホイールと呼ばれる、回転運動を安定化させる装置が備わっています。フライホイールが重いほどエンジンは滑らかな特徴となり、軽くすると吹け上がりが良くなります。

ピストン

ピストンとは、シリンダー内部を往復運動を繰り返しているレシプロエンジンの重要部品の1つです。毎分数千往復、エンジンによっては毎分1万回以上も往復を繰り返しており、高い耐久性と精度が求められています。

ピストンの詳細

ピストンは毎分何千往復という運動に加え、混合気の爆発や高温高圧な燃焼ガスにも常にさらされています。これら過酷な状況に耐えられ、そして高性能を発揮しやすい軽量性も考え、材質にはアルミ合金が用いられています。

ピストンの上部はピストンヘッドと呼び、吸気・排気バルブがピストンヘッドに当たらないようにバルブリセルという凹みが設けてあります。これにより、万が一バルブの開閉タイミングが崩れた際にピストンと接触して多大なダメージをエンジンに与えてしまうのを防ぐことができます。

ピストンの下部にはピストンスカートが備わっています。スカートがあることでピストンの横ブレを押さえることができますが、長すぎるとピストン重量が増してしまうというデメリットが生じてしまいます。

ピストンヘッドとピストンスカートの間には、リンググルーブと呼ばれる部位があり、ここにピストンリングが納まる溝が掘られています。ピストンリングは、シリンダーとピストンの隙間を塞いで密閉度を高める役割と、シリンダー内壁に付着するエンジンオイルを掻き落とす役割も持っています。密閉度を高めるピストンリングはコンプレッションリングと呼び、オイルの掻き落とす役割を持つリングはオイルリングと呼ばれています。

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