エンジンの多くは移動するもののほかにも発電用として使われています。

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当サイト【Field Day】では、エンジンとモーターをテーマに様々な話題を発信していきます!

エンジンの構造

 

まず、「エンジン」「モーター」名称について少し触れておきましょう。

 

基本的な定義において、「エンジン」とはガソリンやディーゼルなど化石燃料を燃やしたり、ボイラーで蒸気を噴出させたりして発生した熱エネルギーを使って動く原動機のことを指します。
一方の「モーター」は、電気エネルギーを用いて磁力を発生させ、動力に変換して動く原動機の総称になります。
ざっくり言いますと、“燃料で動くのがエンジン” “電気で動くのがモーター”と言うことですが、実際には事実上同義語として扱われています。

 

例えば、F1マシンやMoto-GPのオートバイは、燃料(ガソリン)を使って走りますが、これらのマシンが出走するレース競技のことを「モータースポーツ」と呼んでいます。
競艇のことを「モーターボート競争」と呼びますが、搭載されている原動機はガソリンエンジンです。
しかし、逆に電気で動くモーターのことを、エンジンと呼ぶケースはありません。

 

従いまして、一般的に燃料で動く原動機のことを「エンジン」「モーター」電気モーターのことを「モーター」と呼んでいるということになります。
Field Dayでも、この一般的な呼び分けで二つのワードを扱っていきたいと思います。

 

エンジンの歴史

車の模型

エンジンと聞いてまず思いつくのが自動車バイクだと思います。
エンジンの多くは移動するものに使われています。
ネット通販をしてすぐに商品が届くのは、ディーゼルエンジンを搭載したトラックによって運ばれてくるからです。
購入した商品が海外製の場合は空輸や船で日本へ輸入されています。飛行機や船にもエンジンは搭載されています。
さらに天気予報を知ることができたり、カーナビで目的地まで行けたりするのは人工衛星があるからです。
衛生を打ち上げる際にもロケットエンジンが使われています。
ほかにも発電用としてエンジンが使われることもあり、大きな建設現場や屋外イベントはエンジンを使った発電機が活用されています。
生活の中で当たり前になっているエンジンの歴史は実は古く、13世紀頃から開発されていた記録が残っています。
1509年にはレオナルド・ダ・ヴィンチが無圧縮式内燃機関についての記述を残していて、1800年代には一部で実用化も果たしています。
現在もエンジンの進化は続いていて、ハイブリッドや発電エンジンのみで車をモーターで動かす日産のe-Powerなど様々な形に変化しています。
燃費、耐久性、最高出力などエンジンはあらゆる性能を高めるための研究が日々行われています。

 

エンジンの様々な進化の形

走る蒸気機関車

エンジンは当初、蒸気機関車などの鉄道で使われて、蒸気自動車など形を変えていました。
エンジンが登場する前は手動で車輪のあるものを走らせたり、馬を使ったりして移動や物を運ぶ方法しかありませんでした。
船旅をする際も帆を立てて風の力で進むしかないため海外は非常に遠く、数年がかりで移動することもありました。

 

エンジンは移動するための力を燃料だけで無限に提供する夢のようなものでした。
当初は壊れずにエンジンが稼働し続けることが画期的であり、世界中の人々の生活や文化を大きく変えます。
動いてピストンを回して動力源を作ることからスタートして、エンジンはあらゆる形で進化を遂げています。

 

エンジンのパワー

青い空と飛行機

エンジンの出力向上は、まずはエンジンの大型化によって進化していきます。
エンジンが大きくなることで、自動車やバイクだけではなく、飛行機重機などに搭載されるようになります。
1807年にはアメリカ人のロバート・フルトンが蒸気機関を動力とした最初の蒸気船を開発。
1859年にイギリスのトーマス・アベリングが蒸気式トラクターを開発。
飛行機は有名なライト兄弟が1903年に動力を備えた重航空機で有人飛行に成功。

 

車のエンジンは出力向上を追求していき1950年から始まったF1の時点では、パワーを突き詰めることはすでに成熟していたと言われています。
車やバイクのレース用エンジンはパワーを出すことよりも、そのパワーに耐えられるシャーシやブレーキ、スピードに耐えられる空力性能の方が重要です。
レースの世界においては、排気量などのレギュレーションを設けて行われるようになり、現在も定められた排気量や改造制限の中で高出力を追求する進化は続いています。

 

環境性能

紙でできた車を持つ女性の手

エンジンの環境性能が追求されるようになったのは1980年代からです。
1990年になると排ガス規制が強化されていき、ハイパワーの2ストエンジンのバイクは生産できなくなります。
車業界ではスペックの中でもっとも重視されるのは燃費性能です。
環境に良いだけではなく、燃料代を節約する効果もあり、燃費の悪い車は時代遅れで売れなくなってきました。

 

2サイクルエンジンについてはコチラ(参考記事:2サイクルエンジン)

モータースポーツの需要と変化

走るフォーミュラ1 (F1)カー

日本ではスポーツといえば野球やサッカー、その他球技、格闘技、陸上競技が有名です。
モータースポーツはマイナーな位置づけですが、F-1MotoGPは多くの人が知っています。
ヨーロッパに行くとモータースポーツはサッカーの次に人気が高いスポーツとして国民に愛されています。
モータースポーツの魅力は、ハイスピードなレース展開やエンジンの排気音など迫力満点だからです。

 

そんなモータースポーツも環境問題を重視する時代の背景で変化を遂げています。
F-1はエンジンの小型化や騒音規制が強化されて、一昔前よりもエンジン音に迫力がなくなったことで人気を落としています。
最近ではEV車のフォーミュラーレースも行われていますが人気は今ひとつです。
4輪はエンジンパワーが退化する一面のある一方でバイクはエンジン性能が向上していて、国内でもMoto-GPの来場者数が毎年増加するなど勢いを加速しています。
国内で盛んな競艇では減音モーターが採用されたことで迫力がなくなった意見の増える一方で、ネット投票などの新たなサービスで利用者を増やしています。
最近ではEV車のフォーミュラーレースも行われていますが人気は今ひとつです。

 

モータースポーツの醍醐味は迫力、爆音ですが、時代の変化によって速く走ること以外を求められる要素が増えてきます。
4輪レースなど歴史の長い競技が衰退する一方で、(レッドブル)エアレースなど現代でも迫力あるレースを見られる競技の人気が高まっています。

 

モーターボートと歴史についてはコチラ(参考記事:モーターボートと歴史)

エンジンの種類

エンジンには様々な種類があります。代表事例をご覧ください。

  • 燃料の種類

    ガソリン、ディーゼル、固形燃料、水素、ガスなど

  • 燃焼工程の種類

    2サイクル、4サイクル、ロータリーなど

  • 冷却方式の種類

    水冷、空冷、油冷など

  • 吸気の種類

    NA(自然吸気)、ターボ、スーパーチャージャー、ラムエア吸気など

  • 排気量の違い

    50ccの原付きバイクから2万5千リッターの大型タンカーなど

  • 燃焼室の数

    単気筒、2気筒、3気筒、4気筒、6気筒、8気筒、12気筒etc…

  • エンジンの形状

    直列(並列)、V型、水平対向など

エンジンは様々な種類があり、上記の要素から無限に近い組み合わせと種類があります。
昨今はエンジンだけではなくモーターを組み合わせたハイブリッドも普及しています。
当サイトでは主要なエンジンの歴史だけではなく、2ストエンジンと4ストエンジンの構造の解説や、レース用エンジン、船舶など幅広い分野のエンジンの特徴や現状を幅広く紹介しています。

 

4サイクルエンジンについてはコチラ(参考記事:4サイクルエンジン)

港に停泊するLPGタンカー