2ストエンジンの吸気バルブの違いを比較【エンジンの仕組み】
【書き起こし】 2ストエンジンの吸気バルブの違いを比較【エンジンの仕組み】
(00:01) [音楽] みなさんこんにちはメカのロマンを探求 する会今回のお題はこれ 2ストエンジンの吸気バルブを解説 皆さんは2ストエンジンを好きですよね僕 もエンジンではガスタービンの次に2スト が好きで2ストのバイクが走っているのを 見かけると深呼吸して2ストオイルを補充 していますん さてホースとエンジンと2ストエンジンを 並べてみると4ストエンジンには燃焼室の 出入り口に答弁があって2ストエンジンに は付いていません だから構造は4ストの方がより複雑9人と 言えます 4ストエンジンの場合バルブの数が2 バルブであるのか4バルブであるのか その駆動方式は ohv なのか dohc なのかなのでエンジンの性能が大きく 変わります 一方の2ストエンジンには完全にバルブが ないのかというと実はそういうわけでも ありません 吸気バルブは燃焼室の遥か手前に存在して います
(01:03) 2ストエンジンもバルブによって性能が 大きく変わってくるんです ということで今回は2ストエンジンの吸気 バルブについて調べてきましたのでご紹介 したいと思います 吸気側のバルブの存在意義 ご存知の通り2ストエンジンはに片道で一 つのサイクルが完了し フォースエンジンは4片道で一つの サイクルとなります レスプロガソリンエンジンは吸気圧縮燃焼 包丁排気なのでそれぞれのエンジンが持つ に片道または4片道で区切る必要があり ます それぞれの動きを見てみるとこんな感じに なります 4ストエンジンの場合1サイクルが4片道 もあるので書く作業ある程度区切って進め ていくことができます 2ストエンジンの場合井筒も仕事があるの にこれをに片道でさばき切らないといけ ないので各作業は同時並行的に行われます 圧縮についてはピストンの上昇に伴って ポートが下がるためある程度以上ピストン
(02:07) が tdc の方に進むと姉消失を独占し て圧縮できますし 傍聴についてもポートが開くまでは燃焼室 を独り占めしてピストンを押し下げます ところが問題になるのは廃棄を追い出して 新規を取り込む早期工程です 4ストエンジンはピストの加工に伴って 生成される強力な負圧によって新規を燃焼 室に引っ張り組みます ところが2ストエンジンでは負圧を作るの にわざわざ1片道も使う余裕がありません さらにハ役についても4ストアピストンの 上昇を使って追い出しますが2ストはそれ さえも不可能です そんなこんなで吸気と排気の同時下げを 実現するためにピストンが下降するときリ ベントプラグケースで圧力を作り 圧力が高まった心境掃気ポートを通じて ねー消失に吹き込みつつ 廃棄を排気ポートからを致しております この圧縮を一時圧縮と言いますその前準備 としてクランクケース内に新規を
(03:10) スタンバイさせておきます こういうタイプ汚泥式の2ストロープ エンジンと言います バイクとか乗用車に使われていた2スト エンジンはこのタイプがほとんどです 参考までに廃棄のみ4そのような動く バルブを持つエンジンもあって代表的な ユニフロー2ストディーゼルエンジンは このタイプです まためちゃくちゃ個性的な対向ピストン エンジンというエンジンもあります これらはクランクケースとピストン裏面で はなく スーパーチャージャーで新規をシリンダー に吹き込みそのまま廃棄を致します ユニフローや対向ピストンはディーゼルが 基本なので 新規が吹き抜けても燃料が出て行くわけで はなく た消防に想起できるって事なんでしょうね バイクの210時にも ypvs や rc バルブなどの燃焼するに取り付いているば ルームもありますでもこちらは排気の ポートタイミングを変えることが目的で 機密性を得るためではありません 話を戻しまして一時圧縮でクランクケース 内の圧力を高めたりまたそのための新規を
(04:16) クランクケース内に導入するために2スト エンジンの吸気側にはエンジン本体とイン マニを区切るバルブがあります それがないとたとえピストンが往復しても 新規がクランクケーストイマニを往復する だけになってしまいますよね 2ストはとにかく新規を吸いたい 4ストエンジンと2ストエンジンを比較し た場合9期関西に頼ってパワーをかセーブ のが4ストエンジン排気のか玲奈 c 効果 に頼ってパワーを稼ぐのが2ストエンジン なんです 4スペイン人は年商つで新規を洗いますが to spain 時はクランクケースで 新規を吸います 燃焼室よりもクランクケースのほうが容量 が大きいため同じボアかけるストロープで あった場合 燃焼しで新疆数4ストの方がより大きな 負圧を作れますこれはちょっと言葉で説明 するのが難しいのですがピストンが動いた ときに変化するよう席の割合は全体の8咳 が小さいほうが大きく影響度も大きくなり ますちょっと強引な例えなのですが体重
(05:21) 100kg の巨漢が400ml の献血 をするのと体重40kg 台の華奢な 姉ちゃんから400ml の血を抜くのと では影響度合いが全く違うと思えばいい イメージはつきやすいかなと思います このエンジン本体が生み出す負圧というの はとても重要でただ単に新規を取り込む だけではなくむしろ空気を押し込む能力を 持っていますこれはどういうことかという とシリンダーやクランケースに向かって 流れ込んでいた新規は出発したところと 行き先なっ主力が同じになれば本来は流れ が止まります ところが空気にもちゃんと重さがあります よね 重さがあるということは急に停止すること はできません だから仮に出発線と行き先の圧力が均衡し たとしても新居は自身の感性でぐんぐん先 に進んでいきます この感性はガスの移動速度が速ければ速い ほど強く現れるのでガスの流速を確保する ためにパイプの太さをある程度制限して
(06:25) 目標とする回転数なのでいい塩梅のガスの 速度を得るような設計にします ところが二2ストエンジンは4スト エンジンよりも負圧が小さめです 負圧が小さいということは新規にあまり 勢いをつけることができません なので新規の行き恨む慣性力を使っての 過給効果に期待できなくなります だから2スペイン人は9期関西をいっそう のことを諦めてしまいちょっとでも抵抗が 小さいインテークを用意して 限られた負圧を最大権利をするという思想 になっています 9期関西は生まれてくるものを作法積極的 には利用しません それゆえに2ストエンジンの吸気系とは スムーズに新疆数の最優先としています これに影響を与えるのがさっき出てきた エンジン本体とインマニを区切るバルブな んですこのバルブには実は複数種類があっ てどれを選ぶかによってエンジンの特性が 変わってくるんですピストンバルブ吸気 方式
(07:27) ピストンリードバルブ吸気方式 クランクケースリードバルブ吸気方式 ロータリーディスクバルブ吸気方式 それぞれを見ていきましょう なお2ストエンジンは9期関西を諦める 香りに排気系統が見出すか玲奈 c 効果 という早期効果を最大園に活かします ぐらいなチャンバーが主役と言わんばかり に車体にデンと取り付いていますよね チャンバーの性能を最大限に引き出す排気 デバイスを装備したり 排気効率が落ちるのを覚悟で点火 タイミングを遅らせ 排気温度を上昇させて音速を高めている など チャンバー様に向かって全力投球を行い ます ピストンバルブ方式 ピストンバルブ方式はピストン自体が バルブとなる気候です だから自然的にインテークのポートは シリンダーに取り付くことになります写真 を見てみると昔ながらの座2ストエンジン って感じのエンジンですよね この方式は追加のパーツが不要でシンプル というメリットがある一歩ピストンの動き
(08:32) のみで吸気のタイミングが決まるため融通 がききません 何をイラストでは簡略化していますが実際 にはピストンに穴が開いてルートを確保し ていたりします 9期関西などを考えないのであれば ピストンが bdc に来た時にポートを 開き始め tdc に到達したときに 閉じるのがベストですよね sl のバルブ機構はまさにそうなって いるのですがこれは茶道室のピストそうも 使うのではなく だいたい90°位相をずらしたバルブが 用意されているから実現できるんです ところがピストンバルブ方式の2スト エンジンの場合はそううまくいきません グラフで表すとわかりやすいかと思います この in グラフはピストンの位置と ポートの位置関係を表し時計回りに回って います ピンク色の部分がポートが閉じている タイミングでそれ以外の白い部分は開いて います スパガはの緑と代々の矢印はクランク ケースに新規が入ろうとするのかれようと するのかを表しています
(09:36) 本来であればピストンの位置が tdc と bdc を境に正圧と負圧が切り替わって ハゲたがる出たがるも同時に変わりそう ですよねところがさっき言ったように期待 にもも下がって慣性が働くため少し遅れた 動きになりますさてピストンバルブ方式の 動きを見ていきましょうピストンが上昇中 ポートが開き始めると吸気が開始されます でもその前段階ではたとえ負圧が発生して いてもドアが閉じているために新規は クランケースに入って来られません そしてさらなる問題が出てきますピストン が tdc で折り返して下ってくると クランクケースの圧力は高まるはずなの ですがとうとうが閉じきっていないので せっかくプランケースに溜めた新規が キャブ側に押し戻されてしまいます グラフの網掛けの部分が押し戻されそうに なる部分です 9期関西がない場合は頂点を過ぎるとすぐ に押し戻されるのでしょうが 感染によって無理やり神経が突き進んで くるのでそこまで酷いことにはなりません
(10:42) それでも効率よく新規をクランクケース内 にとどめておくことができません 吹き返しを抑えようとポートが閉じる タイミングを早くすると今度はポートが 開くタイミングが遅くなってしまいそれは それで休憩の時間が短くなってしまいます 新規の蓄えが目減りするということはその 分早期の能力持ち エンジンのパワーを上げることができなく なってしまいます ピストンリードバルブ方式 ピストンリードバルブ方式はピストン バルブ方式にリードバルブを組み合わせた タイプです ピストンバルブ方式はピストンが角をする 時に クランクケースからキャブ側に新規が 吹き替えしてしまうと言いました それを防ぐためにポート部分にリード バルブというバルブを取り付けます リードバルブというのは逆止弁の一種です 構造自体はとても簡単では国いたが被せて あるだけです この板のことをリードと呼ぶためリード バルブって言うんですね 画面左側の方が右側よりも圧力が高い時は
(11:47) いたがガスの流れをブロックします ところが画面右側の圧力の方が総体的に 高まるといたが出すに押されてペロッとね くれて左側にガスが抜けていきますこんな 単純な仕組みでがその一方通行を作ってい ますん この板は古くはステンレス製 近年は frp が用いられています frp というのははいバーレーン フォースとプラスティックの略でが ラッセンやカーボン繊維が布教した プラスチックです細かく ever ガラス 繊維なら g frp カーボン繊維なら cfrp といったような感じですね このバルブによって吹き海上ある程度防止 しピストンバルブ方式の欠点を小さくする ことができます またさっきのグラフを見てみますピストン バルブの場合網掛けは吹き返しで新規が 戻ってしまう部分と言いました ここにリードバルブを取り付けると逆流を 止めてくれるのでプランケースに吸い込ん だ新規をキャブガーに戻さなくて済みます グラフでは赤色の部分がリードバルブが
(12:53) 閉じている機関です リードバルブよりもピストンバルブの方が 気密性が高いので家のバルが活躍するのは ピストンによってポートが閉じられてい ない期間のみです ピストンバルブ方式の場合は編みかけの 部分は吹き返しになりますがリードバルブ を取り付けることによってそれを阻止でき ていますよね その分多くの新規をクランケースにとどめ ておくことができパワーを稼ぎやすくなり ます それに加えてポートタイミング時代に自由 を聞かせられますピストンバルブ方式では 炊込み始めを速くすると同時に吹き返しも 増えるために大胆にポート開放できません でした でもリードバルブがあれば早めにポートを 開いてその分閉じるのが遅くなったとして もリードバルブが吹き返しを抑えてくれ ます だからポートが開いている時間を長くとっ てより多くの新規を取り込む設定にする ことができます これで万事解決かと思いきやそれでもなお ピストンの動きに吸気タイミングの成果を 受けるというのは変わりませんめいっぱい
(13:58) 新規を吸えないってことですよね クランケースリードバルブ方式 フラン系3のバルブ方式はリードバルブを クランケースに取り付けることでピストの 干渉を受けることなく自由に吸気を吸っ たり止めたりできます リードバルブを境目としてクランクケース 側の圧力は低いときはクランクケースに 新規が流れますし ピストンが降りてきてケース内の圧力が 高まりインマニ側の圧力 +9期関西とバランスしたところでバルブ あと二 そこからさらにケース側の圧力は高まって もバルブが逆流を防いでくれます 同じ女のグラフを見てみましょう 今回着目するのはグラフの斜めに生えて いる戦です この線はピストンバルブ方式やピストン リードバルブ方式の場合ピストンがポート を開け閉めする瞬間を示しています だからこの白色の扇形の形は変えられませ ん ピストンリードバルブ方式にすれば閉じる
(15:02) のを早くすることだけは可能になります とは言っても全体的な形はもちろん残り ます これをぶっ壊せるのがグランケースリード バルブ方式なんです ピストンによるポートの開閉がないため ピストンリードバルブ方式のグラフから ピストンによるポート開閉 つまりピンク色の多い方を撤去できます ピストンリードバルブ方式とクランク ケースリードバルブ方式を並べると クランクケースリードバルブ方式の方が 白い部分つまりポートが開放されている 時間が長いことがわかります クランクケースとインマニの圧力によって 赤色の扇形の形が決まり 同時に自由に白色の扇形の形が変わります これで何が良いのかというと例えば エンジンが低回転と高回転の時では9期 関西の影響力が異なります エンジンが低回転のときはガスの流速も 遅いため9期関西が弱く 逆に高回転の時は流速が早まるために9期 関西が強く効いてきます
(16:09) これはグラフで言う外側の緑色と橙色の 矢印で比較できます ピストンリードバルブ方式の場合新規 学ランケースに入りたがるタイミングが低 回転と高回転で異なっていてもポート開閉 を可変にすることはできません でもクラン k 3のバルブ方式はどう でしょうか 新規が入りたがっているときにはいつでも 自由に招き入れて 逆に出て行きたがってもそれを封じ込め ます 緑色と橙色の矢印が移動すると処理に対応 して白色の多い方の形が変わります従って エンジンの運転状況に応じて適切な吸気 タイミングを取ることができます めちゃくちゃシンプルなのですが9基の タイミングをうまいこと取るという点では ピストンリードバルブ方式よりも圧倒的に 有利になります さらにエンジンの構造を考えた場合も メリットが大きいと言えます ピストンバルブ方式のポートサイズは ピストンとシリンダーに制約されます でもクランクケースリードバルブ方式なら
(17:14) 大きな開口面積を確保できます 2ストエンジンは吸生の抵抗を最小限に 抑えたいものです そのためにはガバッと大きなポートを用意 したく グランケースにオーバーな分けられる グランケースリードバルブ方式はそれを かなえてくれますピストンバルブ方式は ピストンがポートをうまいこと開閉できる 位置に 冒頭配置しなければなりません でもクラン k 3のバルブ方式はそれ 単体でバルブの機能を持つのでグラン ケースのどこに設置してもきちんと役目を 果たしてくれますし そのサイズにも融通が利きます クランケースリードバルブ方式のいい ところはまだあってシリンダーの穴が減る という点も見逃せません ピストンバルブ方式はピストンでポートを 開閉するのでピストンがシリンダーと修道 する部分にポートがあります これはつまりシリンダーにあんまを開ける ということなのでその分シリンダーま剛性 が低下してしまいます
(18:17) シリンダーは熱分布の偏りがあるため 剛性が低いと 各部の熱膨張の不均一実耐え切れず変形し てしまいます そうなると最悪エンジンの焼き付きが 起こります その点クランケースリードバルブ方式で あればシリンダーに開ける穴の数が少なく なるので偏見のリスクは低くなります2 ストエンジンは早期及び排気ポートがある ゆえにそもそもが穴だらけのしキンダーな ので少しでも剛性を保ちたいんです ここまでクランケースリードバルブ方式の いいところを話ししてきましたが全面的に 主であるのかといえば実はそうではあり ません 開閉の確実性に劣るんですね 例えばエンジンが10000rpm で 回転しているとリードバルブは1秒間に 166.
(19:12) 7開開閉しますこれはもう開閉と いうか振動レベルですよね リード丸は確かに構造がシンプルなのです が振動レベルの動きになるとなかなか確実 性を確保できなくなります フォースと園児の同便は強制的に開閉さ れるし2ストエンジンでもピストンバルブ 方式や後ででくるロータリーリスクバルブ 方式は動力による強制か開閉です ところがリードバルブは通過しようとする ガスと排圧の差だけで開閉が決まるため ガシャンガシャンと機械的にしっかりした 確実な動きをしてくれません バルムの材質を固くすれば高速海辺にも2 水できるのですが硬いということは低回転 時ガスがバルブを押し上げる力が弱い時に 抵抗になってしまうという問題があります 一般的にはクランケースリードバルブは 公開10人向きの気候のようでオンロード タイプのバイクに5分2ストエンジンを つくときに有利です pzr 簿10 r は自慢気にクラン k 3のバルブ シングルなんて書いてありますからね
(20:17) ロータリーディスクバルブ方式 ロータリーリスクバルブ方式はある意味で の同便を設けるタイプです ピストンバルブもリードバルブもな利益的 な感じで吸気を操っていたのに対して ロータリーリスクバルブは動力を使って しっかりポートを開閉します クランクシャフトに切掛け月の板を 取り付け これを回転させることによってクランク シャフトやピストンの動きと同期した ポート開閉行えるという代物です ピストンバルブ方式はピストンが上昇時も 科講師も決まったタイミングでしかポート 開閉をできませんでしたがロータリー リスクバルブは自由に移送を設定できます 白色の多い方の形と1を頂点に対して対象 になってしまうことなく兄に設定できると いうことです こうして吹き返しが少なくなるタイミング でとうとうを閉じることができます それならロータリーすぐバルブ方式が主流 なのかというとそんなことはありません ロータリーディスクバルブ方式は
(21:22) 出すのツールを開閉するという点だけ見れ ば優秀なのですが機械的な短所がたくさん あります まずは専用の大きなバルブを用意しなけれ ばなりません これだけで場所をとって重量が増えまた パワーの数が発生します 特に場所を取るというのが厄介でプラン ケースに取り付くリードバルブと違って クランクの真横が低地です バイクのクランクシャフトは横に向いて いるのが基本なのでロータリーディスク バルブを演じに取り付けるとエンジンの 横幅が増えてしまう上にそのさらにスパガ にキャブレターがくるので余計幅広にあり ます 単気筒であれば問題ありませんが複数の シリンダーを並べるとなるとエンジンの 左右にキャブレターが出っ張ることになり 車体全体のパッケージングに悪影響を 及ぼします さらにさらに3気筒以上を横並びにしよう としても事実上不可能にありますギアなど を使ってロータリーディスクバルブ自体を クランクのエコから切り離すこともでき
(22:27) なくはないですがそうすると重量ずを助長 することになります 全部頑張っていたこれまで見てきたように 2ストエンジンの吸気バルブ方式は主に4 つあります ピストンバルブ方式だけは仲間はずれに なってしまうにしろ クランケースリードバルブ方式 ピストンリードバルブ方式 ロータリーリスクバルブ方式はそれぞれが 磨かれてハゲ中年代くらいまではどれもが それなりにレースで活躍していました これは4ストエンジンの猫も杓子も dohc というのとは雰囲気が異なり ます 2ストエンジンは基本構造こそシンプルな ものの各メーカーが採用する技術の個性と いう点では4ストに負けていないと思い ます 2ストエンジンはバル無駄ないから シンプルだと言われていますがじつは バルブがあってその影響力も絶大なんだと 言いたかったわけです ということで今回もご視聴ありがとう ございました このチャンネルでは今後につながる動画の ネタも募集しています
(23:31) 何かリクエストがあればコメント欄にお 願いしますそれではバイバイ
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