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クルマのエンジン修理

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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。

制動・拘束装置


速度を落とす、停止する等の制御はフットブレーキで行う。ブレーキペダルに加えられた力を、油圧や空気圧を介して摩擦材を回転部分に押しつけ、自動車の速度を熱に変換してスピードを落とす。市販車のほとんどが、エンジンの吸気管負圧、油圧、空気圧を利用した、ペダル踏力を軽減する、倍力装置を有している。
長時間の停車には機械式、または空気式のパーキングブレーキを用いる。
高速からの制動には、放熱性に優れるディスクブレーキが有効であるが、重量が大きい車両の制動や、勾配での駐車などには、自己倍力作用の働きで、拘束力の大きいドラムブレーキが有利となる。[要出典]
下り坂などで、フットブレーキに頼り過ぎるとフェード現象やベーパーロック現象などが起き、ブレーキの効きが著しく低下してしまう事がある。

ブレーキフルード交換


現在の自動車・オートバイでは、ブレーキの機械構造として油圧を用いるのが主流であり、その油圧として用いられる油脂をブレーキフルードと呼ぶ。多くの場合植物性油脂で、国産車ではDOT3 DOT4 DOT5と呼ばれる規格の物が用いられる。 ここでは、定期交換時に行われる、いわゆる一般的な「継ぎ足し交換」について紹介するが、もちろん車種等で手順が異なる場合がある。
車体をリフト等で4輪とも完全に浮いた状態に保持し、全タイヤをホイールごと外す。
運転席から最も遠いブレーキ(国産車では左後ろ)のホイールシリンダーに付いているエア抜き用ドレンボルトにタンクの付いた透明なホース(エア抜き用専用工具である)を取り付け、ドレンボルトを緩める。
ブレーキフルードのリザーブタンクが概ね空になるまで、ブレーキペダル(以下ペダルと略す)をポンピングする。(この時、マスターシリンダーに空気が入らない程度までで止める。)
A) 新しいブレーキフルードを適時足す。
B) 抜けたブレーキフルードが新品の色になるまで、再びペダルをポンピングする。
C) ドレンボルトを仮締め、数回ペダルをポンピングした後、踏んだまま保持する。
D) ドレンボルトを緩め、流出してくるブレーキフルードに気泡が無いことを確認し、ドレンボルトを仮締める。
E) C?Dを数回繰り返し、ドレンボルトを確実に締める。
A?Eを、全てのブレーキで繰り返す。
エンジンを始動し、倍力装置が作動した状態で、ペダルの踏みしろ・感触を確認する。
タイヤを取り付け、低速走行でブレーキの利きを確認する。

変速機


マニュアルモード付きATのシフトレバー(ヒュンダイ・ソナタ)前進、後退、速度域の制御はトランスミッションが行い、シフト&セレクトレバーによって、任意にギアの組み合わせを選択するマニュアルトランスミッション (MT) 、停止から最高速まで自動選択式のオートマチックトランスミッション (AT) 、マニュアルトランスミッションを用い、クラッチ操作のみを自動化した、セミオートマチックトランスミッション、さらに、変速操作も自動制御する自動制御式マニュアルトランスミッション (AMT)の4つに大別される。 前進の変速比は2速から8速程度が一般的だが、副変速機を用いて、変速段数を2倍とする場合もある。
オートマチックトランスミッションは、トルクコンバータとプラネタリーギアを組み合わせたものと、有効径を連続可変とした2つのプーリーと金属ベルトを組み合わせた、CVT (Continuously Variable Transmission) と呼ばれる無段(階)変速機が一般的である。また、いずれの方式においてもMT車のようにギアをドライバーが選択できる、いわゆる「マニュアルモード」を備えるものがある。また、日本の法規においてAT車に分類される変わり種の例として、トヨタ・MR-SのシーケンシャルMTがある。
推進力(回転)のOFF/ONはクラッチが行い、クラッチペダル等の操作部を操って手動操作するものをマニュアル・クラッチ、あるいは単にクラッチと呼ぶ。手動操作を伴わないクラッチをオートマチック (AT) 、ノークラ、あるいはよく使用される自動クラッチ機構の名称を取ってトルコンなどと呼ばれる。

カムシャフト (camshaft)

カムシャフト (camshaft) とは、エンジンの構成部品の一つで、バルブを開閉する各気筒のカムをまとめて1本に備えているシャフト(軸)である。断面が卵型のカムが複数連なったもので、回転の中心と外周までの距離は一定ではない。カムシャフトはクランクシャフトからのタイミングチェーンなどにより回転が伝えられている。4ストローク機関ではクランクシャフトが2回転する間に、カムシャフトは1回転する。

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