2スト
2ストロークエンジン
について
4スト

 基本ですが、RZRに採用されている2ストロークエンジンは現在の内燃焼機関の主流になっている4ストロークエンジンとは、根本的に構造が異なります。4ストロークでの吸気&排気バルブは、2ストロークでは各ポートとピストンの動きで担っています

 上記の両ストロークの画像を良く見ていただけると分かりますが、
4ストロークはクランク2回転で4工程を行い、2ストロークではクランク1回転で4工程を終わらせてしまい、燃焼室側で1つの工程が行われる際に、クランク室側でも別の工程も行われています。
 特徴としては、
2ストロークでは圧縮が燃焼室(二次)とクランク室(一次)の2箇所で行われ、クランク室(一次)では圧縮することにより、新気を燃焼室に送り込むポンプの役割を果たします。また、排気と同時に新気の掃気が行われる為にチャンバーも、エンジン構造上の重要な役割を果たしています。

 なお、2ストロークはクランク回転数が半分(爆発は倍)なことからも、
同排気量で比較した場合は4ストロークより2ストロークの方がパワーが出やすい要因となっています。ただ、単純に4ストロークの倍のパワーが出るかと言うとそうではないところが、2ストロークは実はいい加減なエンジンなのかもしれません(笑)
 また、バルブ&カムを持たない構造からエンジンパーツ点数が少なく、
エンジンを軽くすることが出来ることも2ストロークの大きなメリットであります。

 ただし、
排ガスの環境面ではエンジン構造上、排気バルブを持たない為に未燃焼ガスが出やすく、またオイルを一緒に燃焼させている為に炭化水素(HC:ハイドロカーボン)の排出量が4ストロークと比較して多く排出され、排気白煙も目立ちます



(RZRの)2 ス ト ロ ー ク 工 程


●吸気・圧縮工程
 燃焼室側では、ピストンが上昇し、掃気・排気ポートが閉じると燃焼室では混合気が圧縮(二次)される。
 一方、クランク室では負圧が発生し、リードバルブが開く。ピストンの吸気口から混合気の吸気が始まり、ピストンが上がるにつれピストンスカート下からも大量に吸気される。
A:吸気ポート
B:排気ポート
A:吸気ポート側はピストン吸気口のほかにスカート下から、クランク室へと穴が開き始めている。

B:排気ポート側はピストン壁面しか見えず、完全に閉じている
 <補足>
 2ストロークではクランク室でも混合気の吸入・圧縮を行う為、ミッション部分と分離させて一つの部屋を作る必要があります。その為、4ストロークではミッション部分とクランク・ピストン部を同時に潤滑させれば良いので、オイルは一種類で良いのですが、2ストロークではミッション部分とクランク・ピストン部分をそれぞれ分けて潤滑させなければならない為、クランク・ピストン部分は、2サイクル専用オイルを混合気に混ぜて(ヤマハオートルブ形式)潤滑しています。
 なお、ポートタイミング変更加工に関してですが、吸気ポートの下部を削ることにより、吸気タイミングを早める(混合気を多く吸わせる)ことが出来ます。

●爆発・クランク室圧縮工程
 圧縮された混合気は上死点前で点火され爆発(燃焼)し、その圧力でピストンが押し下げられる。
 クランク室は圧縮が始まり、リードバルブ部分では逆の圧が発生することにより、弁(リードバルブ)は閉じた状態になる。
A:吸気ポート
B:排気ポート
注:画像はほぼ上死点位置のもの
A:吸気ポート側はピストンスカート部も完全に吸気ポートより上に上がっており、クランク室へポッカリと穴が見える。

B:排気ポート側はピストン壁面しか見えず、完全に閉じている
 <補足>
 リードバルブは、走行距離がかさむにつれ曲がってしまいます。曲がり癖がついてしまうと、リードバルブは閉じていても曲がった隙間から、混合気が逃げてしまいます。パワーダウンにつながるので曲がったリードバルブは交換しましょう。
 また、ノーマルの金属性のリードバルブは高回転では追従性も悪くバタついてしまうので、追従性の良い樹脂やカーボン製のリードバルブに交換することにより、高回転でも正常にバルブを作動させることが出来ます。ただし、硬いリードバルブは低回転では逆に動きがにぶくなる傾向があるそうです。社外品のボイセンのリードバルブなどは軟らかいのと硬い2種類のリードバルブを併用することで、低回転から高回転までバルブの動きを追従させています。

●排気・クランク室圧縮工程
 燃焼室側では、ピストンがさらに下がり、排気ポートが開き始め燃焼ガスが一気に排出される。
 クランク室側では、さらにピストンが下がり
クランク室内の混合気は一次圧縮される。また、ピストン吸気口が吸気ポート部に開いているので、リードバルブ室でも一次圧縮が行われる。
A:吸気ポート
B:排気ポート
C:シリンダ内部
A:ピストン吸気口が完全に見える。
B:排気ポート側が開き始め排気が始まる。
C:シリンダ内で見えるポートは排気ポートのみ。
 <補足>
 RZ系のクランク室容積は開発年度の古さから、近代の2ストマシンと比べて容積が大きい(一次圧縮が低い)と言われています。掃気ポート下のくぼみのパテ盛りやリードバルブ室のパテ埋めなどは一次圧縮のUPに有効です。一次圧縮の向上は燃焼室に素早く多くの混合気を送れ、また霧状のままクランク室に入ってきた混合気(新気)の気化を促進させることが出来ます。






↑拡大画像↑





●排気・掃気工程
 さらにピストンが下がると燃焼室側では掃気ポートが開く、クランク室内で圧縮された混合気(新気)が燃焼ガスを押し出すように流れ込む。
 また、吸気ポート上部の掃気ポートからも、リードバルブ室内の混合気(新気)が掃気される。
 燃焼室内に入ってきた混合気(新気)は、排気弁を持たない2ストの構造上、そのままでは排気ポートから流れ出ていってしまうものが発生してしまう。それを燃焼室に押し戻すのが、チャンバーでBで排気される排気の反射波を利用している。その反射波を得る為にチャンバーは出口の細い特異な形状のマフラーになっている。
A:吸気ポート
B:排気ポート
C:シリンダ内部
A:吸気ポートはピストンの吸気口上部が見えるが、大部分はピストン壁面が見える。ただし、画像からは見えにくいが、吸気ポートの上にある掃気ポートはピストンが下がったことにより完全に開いている。
B:排気ポート側はピストンが下死点に行くことにより、完全開きポッカリ穴が空いている。
C:シリンダ内で見えるポートは掃気5ポート(吸気側1ポート、サイド側左右各2ポート)、排気1ポート。←※さらに、吸気の1ポートをプラスし、このポート体系を7ポートトルクインダクション呼びます。

 <補足>
 RZRに採用されているYPVS(ヤマハ・パワー・バルブ・システム)は、排気ポート部分にエンジン回転に合わせて可変する排気ポートバルブを設けることにより、エンジン特性を変化させている。
 低回転ではバルブが下がり排気タイミングを遅く、高回転ではバルブが上がり排気タイミングを早めている。 その昔にドッカンパワーを楽しむ人が高回転の位置でプーリーにピンを差込み固定したそうな、、、これを「YPVS全開固定」と呼んだ。
 また、ポートタイミング変更加工で排気ポート上面を削ると排気を早く行うことが出来る為、エンジンを高回転化することが出来る。ただし、エンジン全体を高回転化&パワーUPさせる為には、掃気と排気(さらには吸気も)が密接に関係している為に、排気ポート上面のみならず掃気ポート(上面削る)や吸気ポートもポートタイミング変更しないと、その効果はそれほど大きく得られないと思われます。



上記記述は、下記を参考文献としていますが間違った記述等あれば、ご指摘いただければ幸いですm(__)m

参考文献
・1999年8月26日発行 潟lコパブリッシング
 NEKO MOOK63 Clubman責任編集クラブマン CLOSE−UP 2ストローク


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