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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。
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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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ブレーキディスクローター交換


ブレーキディスクローター(以下ディスクローターと略す)の交換は、ブレーキの構造により作業手順が異なる。ここでは、対向ピストン方式のディスクブレーキの場合に準じて紹介する。 ただし、殆どの場合、ディスクローターだけの交換は、いわゆるブレーキの「当たり」を変えてしまうため、ブレーキパッド交換とセットで行われる場合が多く、ブレーキパッド交換の節と重複するので、差分を太文字で示す。
尚、この作業は道路運送車両法による「分解整備」に該当するため、有償、無償に関わらずこの作業を行えるのは、所有者(車検証に記載されている「使用者」も当該自動車の所有者とみなされる。)と国土交通省から認証番号の交付を受けた自動車分解整備事業者だけである。
タイヤを取り付けているナットを緩める。
車止めをかけて、ジャッキで車体を持ち上げ、ジャッキスタンドで車体を保持する。
タイヤを取り付けているナットを外し、タイヤを取り外す。取り外したタイヤは、車体下に置き、万一車体が落下した場合に備える。
ブレーキパッドを押さえているピンまたはボルトを外す。
ブレーキパッドを押さえている金具を外す。
ブレーキパッドを押して、ブレーキピストンを押し戻す。
ブレーキパッドを取り外す。
ディスクキャリパーを止めているボルト等を外す。
ディスクキャリパーを外す。(この時点で、現在の多くの車においてはディスクローターを留めておく構造は存在しない)
ディスクローターを外し、新しいディスクローターを取り付ける。
ディスクキャリパーを取り付ける。
ディスクキャリパーを止めていたボルトを取り付ける。
新しいブレーキパッドを取り付ける。
ブレーキパッドを押さえている金具を取り付ける。
ブレーキパッドを押さえているピンまたはボルトを取り付ける。
タイヤを取り付け、ナットを締める。
車体を下ろし、規定トルクでタイヤを取り付けているナットを締める。
低速で走行し、ブレーキが効くか、異音がしないかを確かめる。
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ハイブリットカー


 日本ではエンジンの回転力で発電機を回して電力源としつつ、運動エネルギーを二次電池に回生し補助動力とするものが主流である。
 インドやフランスではタタ・ワンキャットのような圧縮空気と内燃機関を併用する方式がある。
 フライホイールで運動エネルギーを回生するハイブリッドシステムも存在する。
 ブラジルで普及しているバイオエタノールとガソリンの両方が使えるエンジンを搭載したフレックス燃料車と呼ばれる車がある。このほかLPG自動車・CNG自動車・水素自動車の一部にも、燃料にLPG・CNG・水素とガソリンを切り替え可能なエンジンがある。これらは燃料のハイブリッド利用が可能な内燃機関自動車である。
 自動車が普及を始めた19世紀後半においては、赤旗法による英国の蒸気自動車の開発停滞にもかかわらずガソリン自動車の性能は蒸気自動車や電気自動車に劣っていた。特に、蒸気貯めに圧力を蓄えたり鉛蓄電池に電気を蓄えたりするため始動トルクが大きく、ニードル弁や抵抗器操作で無段階変速が可能な蒸気自動車や電気自動車に比べ、ノッキングなど低速性能が悪くアクセル・クラッチ・減速ギヤないしプーリー切替の同時操作を強いられるガソリン車の操作性は劣悪であり、複雑な精密機械であるトランスミッションの故障も多かったため敬遠された。
 ガソリンエンジン車の唯一の利点である航続距離の長さを生かす手法が、内燃機関→発電器→整流器→蓄電池→電動機の電気駆動方式だった。変速機の代わりに駆動力として蓄電池を使い動力を一方的に電気エネルギーに変換して消費するもので、回生ブレーキのないシリーズハイブリッド方式のハイブリッド電気自動車である。ガソリン原動機を電力源として使う電気駆動方式は「ガス・エレクトリック」と呼ばれる。
 20世紀初頭には車輪の回転駆動に電気を使ったものがあるが、サスペンションの動きに合わせた機械式駆動系が満足に作れなかったためとはいえ不完全ながらも自動車黎明期のハイブリッドカーである。電気による駆動系としてサスペンションの動きに追随し、車軸側と一体となったモーターで車輪を回転させた。エリーカなど現代の電気自動車で見られる車輪一体型モーターの初期の形態である。
 第1次世界大戦を経て等速ジョイントなど機械駆動用の要素技術の発明と工作機械による量産技術の確立により、機械駆動系の信頼性向上とコストダウンが進展し、フォード・モデルTの登場によるガソリン車の急激な普及により、電気自動車は廃れていった。
 20世紀後半の1980年代になると導電性プラスチックポリアセチレンの発見に端を発する高性能なリチウムイオン二次電池や、小型で強力なモーターを可能にするネオジム磁石が相次いで日本で開発され、電気自動車に必要な技術が急速に発展した。その結果、エネルギー回生を含む真のハイブリッドカーが登場し、あらかじめ充電しておくプラグインハイブリッドを経由して内燃機関自動車から電気自動車に向かう技術革新の流れが起きている。
 発電用動力にガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスタービンエンジンを使用するもの(主にシリーズハイブリッド)が実用化されている。
 燃料電池車は回生ブレーキによる電力回収部分も含め全て燃料電池単独で発電した電力をやりくりしているためエネルギー源が燃料電池のみでありハイブリッドカーではないが、燃料電池とハイブリッドシステムを組み合わせることで価格を抑えたハイブリッド燃料電池自動車が開発されている。 [1]。
 ハイブリッド車の併用動力として二次電池以外にキャパシタ(コンデンサ)や圧縮空気、フライホイールなどが試行されているが、エネルギー蓄積量、稼働時間、制御性、コストの面から、二次電池が多く用いられている。二次電池は長時間安定した出力を確保できるが、その分充放電の反応が遅いため、短時間の高出力が求められる重機用として大電流を流す事が可能なキャパシタも利用されている。
 自動車と鉄道の中間形態として架線式電気自動車(無軌条電車、トロリーバス)とハイブリッドバスの利点を合わせた架線式ハイブリッドトロリーバスなどがある。(詳細:トロリーバス参照)
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電気自動車(でんきじどうしゃ)


電気自動車(でんきじどうしゃ)とは、電動機(電動モーター)を動力発生源として推進する自動車(軌道不要の車両) [1]。 同様に使われる言葉にEV (electric vehicle) がある。
走行中に外部からのエネルギー供給を受けない電気自動車については「電池自動車」を参照。内燃機関と電動機を並列的に用いる自動車については「ハイブリッドカー」を参照。
内燃機関と電動機を直列的に用いる自動車のうち、少なくとも二次電池を介して、また回生エネルギーを充電するものはハイブリッドカーであり、電気自動車の範疇に含まれるが、電気を動力伝達だけに使っているものは一次的エネルギー源が電気とは言えないので「ガスタービン・エレクトリック車」「ディーゼル・エレクトリック車」と呼ばれ電気自動車の範疇に含まれない。これらは「ガスタービン原動・エレクトリック駆動」「ディーゼル原動・エレクトリック駆動」の略称である。
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