エンジン始動の仕組み（超初級者）

質問

エンジンについて少し学んでいます。

が、動き始める仕組みがいまいち
よく分かりません。（汗）

（とりあえず４サイクルエンジン、
DOHCで考えてみます。）

（１）スターターが動かすのはピストン（上下運動）
ですよね？クランクシャフト（回転運動）
ではないですよね？

（２）ピストンが動き始めるのは電気の力に
よるものなのでしょうか？

（３）混合気の供給や吸気バルブが開くのは、
ピストンとは別の経路から
エネルギーを受けているのでしょうか？

質問自体がちょっとずれていたら
申し訳ありません。。
どなたかご教授ください。
よろしくおねがいします！！

回答No.4

noname#45918 · ベストアンサー

（１）スターターが動かすのはピストン（上下運動）
ですよね？クランクシャフト（回転運動）
ではないですよね？

クランクシャフトです。
ピストンは直接触って動かせません。
ピストンからはコンロッドが伸びていて、それがクランクシャフトに繋がっているのでクランクを回せばピストンが動きます。

（２）ピストンが動き始めるのは電気の力に
よるものなのでしょうか？

クランクシャフトね。
バッテリーの電力です。
バッテリーの電気でセルモーターを回し、それがクランクシャフトをモリモリ動かします。

（３）混合気の供給や吸気バルブが開くのは、
ピストンとは別の経路から
エネルギーを受けているのでしょうか？

クランクシャフトからタイミングベルトというベルト（一部車種やバイクはチェーン）でカムシャフトを回し、カムの山がバルブを押し下げます。
バルブはバネの力で閉じます。

お礼

お礼が大変遅くなり申し訳ありませんでした。

バルブが動くのは、タイミングベルトの力に
依るんですね！
バルブのバネの意味は納得しましたー！

どうもありがとうございました！！

回答No.12

hanamichi01

NO.11の補足です。
ドライブプレートはAT車の場合で、MT車では、フライホイールという、エンジンの回転振動を和らげるための重たい円盤がついていて、この周囲にギアが切ってあります。

お礼

お礼が大変遅くなってしまい、申し訳ありません。。

まとめてのお礼で申し訳ないです。
とっても勉強になりました。
奥が深くて難しいですが、これからも勉強していきます。

どうもありがとうございました！！！

回答No.11

hanamichi01

（１）クランクシャフトです。
正確にはエンジンの後ろ側（ミッション側）の、ドライブプレートという部品がクランクシャフトに取り付けられていて、その周囲のギアに、スターターモーターのギアが噛み合って回します。
スターターモーターのギアはキーを回したときだけ飛び出すしくみです。

（２）そうです

（３）エンジンのバルブは、クランクシャフトからギア、ベルト、チェーンなどで動力をもらってまわしています。４サイクルエンジンでは、クランクシャフト一回転に二回転します。
混合気は、ピストンが上下することによって吸い込まれます。
始動時には、クランクシャフトを回すことによって逆にピストンが上下します。
燃料は、今の車であれば、電気的に噴射しています。

回答No.10

prop_and_jet

まず、ピストン（上下運動）とクランクシャフト（回転運動）ですが、
上下運動がなぜ回転運動に変換できるかといいますと、丁度自転車のペダル（クランク・BB）と人間のひざの関係です。ひざは上下運動ですが、BB（クランク）は回転運動になりますね。

＞（１）と（２）

スターターモーターは、直流電気モーターです。よって、電気で動きます。

クランクシャフトとは、エンジンの出力軸です。例えば、エンジンを大きなモーターと考えた場合、モーターの出力軸がクランクシャフトです。
（エンジンは英語でengineですが、英語でmotorともいいます）

電気モーターと一緒で、出力軸がぴょこっとエンジンから外に飛び出ています。この軸に唯一取り付けられているものが、フライホイールというものです。フライホイールは、大きなピニオンギアだと思って下さい。大きさは、直径30～40cm位の、お盆状のピニオンギアです。

この、フライホイールの外周にギア（歯車）（名は：リングギア）が切ってありまして、この部分に、先ほどのスターターモーターが繋がってフライホイールを回すことによってクランクシャフトが回り、ピストンも連動します。

車のエンジンの場合、つま先とペダルは決して離れません。

スターターモーター側の歯車は、キーから手を離したら、引っ込んでフライホイールから離れます。

（http://www.denso.co.jp/CARPARTS/japan/product/engine/e/e-1-1.html）スターターモーターのページ

＞（３）

DOHCの場合、カムシャフトが２本、エンジンの上部に付いています。カムシャフトという言葉は聞いたことがありますね？

クランクシャフトがエンジンの出力軸（最も中心部分）であるのに対し、カムシャフトは主に吸排気バルブを動かすためだけのものです。卵形がクルクル回るというのがカムシャフトです。

卵形がクルクル回ることによって、吸排気バルブが開いたり閉じたりします。閉じる力はバネの力、開く力が卵形の先端で押す力です。

何の力でカムシャフトを回すかといいますと、
上の方に付いている２本のカムシャフトと、下の方に付いているクランクシャフトは、タイミングベルトという丈夫なベルト、（または、自転車のチェーンのような金属チェーン）によって、繋がっています。

よって、クランクシャフトが回れば連動してカムシャフトも回るという原理です。

おまけ：

ＭＴ車の場合、先ほどのフライホイールには、クラッチカバーというものがボルト数本で付きます。この、クラッチカバーでクラッチディスクを押さえたり離したりします。

つまり、クラッチの話で、「２枚のディスク状のものがくっ付いたり離れたりするんだよ～」というのを聞くことがあるかと思いますが、この、エンジン側のディスクが、フライホイール（とクラッチカバー）です。トランスミッション側のディスクが、クラッチディスクです。

ＡＴ車の場合、フライホイールの部分はトルクコンバーターというものが付きます。トルクコンバーターの外周には、同じようにリングギア（スターターモーター用）が付いています。

回答No.9

noname#80187

スタータはモータです。

スタータの先に、ギヤ（歯車）がついています。ちょっと違いますが、自転車のギヤみたいのがついています。かなり小型ですけどね。

エンジンのクランクシャフトに繋がっているフライホイール（ＭＴの場合）かドライブプレート（ＡＴの場合）を回します。

フライホイール、ドライブプレートの円周上にギヤ（歯車の歯）がついていて、スタータのギヤがフライホイール（ドライブプレート）を回します。

フライホイール（ドライブプレート）が回転すると直結されているクランクシャフトが回転します。

クランクシャフトにはコンロッド（コネクティングロッド）を介してピストンがついてます。

クランクシャフトが回転することにより、ピストンが回転します。

クランクシャフトにはクランクシャフトタイミングギヤと直結しており、クランクシャフトと同じ回転速度で回ります。これにタイミングベルト、タイミングチェーンがついていて、カムシャフトタイミングギヤについています。

自転車でいうと、クランクシャフトタイミングギヤがペダルの方のギヤでカムシャフトタイミングギヤが後ろの方のギヤです。

タイミングベルト、タイミングチェーンのタイミングとは、クランクシャフトとカムシャフトの回転のタイミングを合わせているからです。

クランクシャフトが１回転すると、カムシャフトは半回転します。

カムシャフトタイミングギヤはカムシャフトと直結されており、同じ回転速度で回ります。

カムシャフトにカムがついていて、これがロッカアームを介してタペットを押し下げ、バルブを押し下げます。中には、カムが直接タペットを押し、バルブを下げるものもあります。

カムシャフトのカムの出っ張りがバルブを押し下げ、吸気バルブ、排気バルブを押し下げます。

吸排気というのは、ピストンの位置によって合わせて行います。

えっと、クランクシャフトの形を見たことがありますか？あればただの棒ではありませんよね。コの字が組み合わさっている棒ですよね。

コの字の出っ張り部分にコンロッドがついてピストンと繋がっているわけですが、コの字の出っ張りの位置があるところにあれば、ピストンの位置もそれに合った位置にあります。

クランクシャフトとカムシャフトは、回転速度がある一定の関係で、クランクシャフトの位置におうじて、カムシャフトの位置が決まっています。

吸入上死点（排気上死点）のとき、吸気、排気バルブが開くようになっています。

混合気の吸入は、ピストンが下降する時に、吸い込みます。

ピストンが排気行程で上死点まで上昇して燃焼ガスを排出します。排気バルブは閉じて、下降するので、混合気を吸入します。

注射器が水を吸い込むのと同じものです。

ですので、スタータが動かすのは、フライホイール（ドライブプレート）です。フライホイール（ドライブプレート）が回転してクランクシャフトが回転します。そして、ピストンが往復運動します。

ピストンが動くのは、スタータが電気エネルギにより回転して、フライホイール（ドライブプレート）を回転させ、クランクシャフトが回転し、ピストンが往復運動します。元はバッテリの電気エネルギなので、元を考えると、電気エネルギで動かします。直前を考えるとクランクシャフトの回転運動です。（細かく言うと、コンロッドのスモールエンドの往復運動です）

混合気の供給や吸気バルブが開くのは、クランクシャフト（フライホイール）が回転することです。

エンジン始動時は、フライホイールが回転し、クランクシャフトが回転し、カムシャフトが回転し、バルブを開き閉じます。
フライホイールが回転し、クランクシャフトが回転し、ピストンが上昇した後、加工し、混合気を吸い込みます。

家にある参考書を探したのですが、この仕組みで知らない人が直感的にできる本ってないんですね。僕はエンジンを分解したことがあるからイメージできますけど、他の人はイメージするのが難しいと思います。せめて、簡単なエンジンの断面図やあれば…

以下のサイト（Ｖｅｃｔｏｒ）からソフトをダウンロードして実行してみてください。なんとなくいいたいことが解ると思います。
（http://www.vector.co.jp/soft/win95/edu/se198281.html）

以上、参考になり、少しでも今以上にエンジンや自動車に興味持たれれば幸いです。

回答No.8

Account999

Ｑ１はセルモーター(＝スターター)が回すのはクランクと言えばクランクですがセルがクランクに直付けしてあってクランクを直接回している訳ではないですよ

正確に言うとセルが回しているのはクランクではなくてクランクに付いているフライホイール(ＭＴ)やリングギア(ＡＴ)を回しています
もっともこられは全て物理的に繋がっているのでフライホイールを回せばクランクも回るのですが…

Ｑ２は広義で言えば電力です
ただ、ピストンをモーター等で直接的に動かしている訳ではありません(それくらいわかるか…
セルが電力で回る(要するに電動モーター)事でフライホイールが回るしクランクも回る。そうなればクランクに接続されているコンロッドも動くしコンロッドが動けばピストンも動く…って事です

Ｑ３これもピストンと言えばピストンです
ただ、ピストンがバルブを直接的に動かして居る訳ではありません(これも言わなくても分るか…
ピストンが動いてコンロッドが押されればクランクが回る。そうするとクランクに付いているギアが回ってその回転はゴムベルトや金属チェーン、ギアなどを介してカムシャフトに伝えられてカムシャフトを回す。そしてカムシャフトはバルブの頭を押す事によってバルブが開くと(バルブはバネでカムシャフトに押し付けられているので閉じる時はバネの反発力で閉じます

メチャクチャ簡単に説明してしまうとエンジンの可動部品は全部が機械的、物理的に繋がっているのでどこか一部でも動けばその他の部分も全て連動して動きます

回答No.7

ymmasayan

皆さんの言われるとおりクランクシャフトを回します。

余談ですがマニュアル車ではバッテリー上がりのときに押しがけや坂道を転がして
エンジンをかけることが出来ます。

車輪からエンジンを回すことでもＯＫなのです。
また、１９６０年ごろの車の前部に穴が有ってここにハンドルを差し込んで
人力でエンジンをかけることが出来るようになっていました。

回答No.6

morimomori

内燃機関の原理は、バラしてみると判りやすいです。

　１）については、スターター（セルモーター＆ギア）が回すのはクランクにあたる部分です。たいていはエンジンのミッション側に付いていると思います。
　モーターがクランクシャフトを動かすことで、ピストンを動きだして始動します。この動きを手動でしようと思うと、キャブレターによる燃料噴射をする車（もしくはバイク）で２速あたりにギアを入れて低速で押してやりながらクラッチをつなぐ事で始動します。俗に「押し掛け」と言います。

　２）前述の通り、ピストンが動き始めるのはクランクシャフトの回転運動によるものです。

　３）混合気の吸気は、最近の車は電機の力で行います。（ＥＦＩ＝エレクトリック　ヒューエル　インジェクション＝電子燃料噴射）。そうでない車やバイクはキャブレターという空気圧で燃料を噴射する装置で燃料を供給していました。電子制御が増えたのは、排ガス規制に対応するためと燃費向上のためにきめ細かな燃料供給量を決めるためです。キャブレターでは（ＥＦＩに較べて）アバウトな制御しか出来ません。
　給排気バルブが動くのは、クランクシャフトの動き（＝ピストンの上下運動）に連動して、ギアやチェーン、ベルト駆動によってバルブを開閉させています。そのため、エンジンが動かない限りはバルブも開閉しません。

回答No.5

char2nd

(1) クランクシャフトの方です。スターターは一種のモーターですから、あくまでも回転力を伝えます。
　従って、マニュアル車でギアをローに入れた状態でスターターを回すと、エンジンがかからなくとも車は前進します。

(2) スターターがクランクを回転させると、それによりピストンが上下運動を始めます。

(3) クランクシャフトが回転すると、それによりタイミングベルトなどが回り、カムシャフトが回転してバルブなどの開閉が行われます。

http://www.tdk.co.jp/techmag/ninja/daa00920.htm

お礼

お礼が大変遅くなり申し訳ありませんでした。

スターターはモーターなので、あくまで回転力を
伝える…というところが、
とても分かりやすかったです！

参考ページ面白そうだと思いました。
今度ゆっくり読んでみます。

どうもありがとうございました！！

回答No.3

qyb

(1)スターターはモータ(回転運動)なのでクランクシャフトを回す。
(2)クランクシャフトとビストンは連動してるので、クランクシャフトが回るとピストンが上下する。
(3)給排気バルブを開けるカムはクランクシャフトと連動しているのでスタータの回転でバルブも開閉する。

エンジンが始動するとスターターは切り離される。
その後は
(1)燃料の爆発によりピストンが下がる
(2)ピストンが下がると接続されているクランクシャフトが回転する。
(3)ピストンは下がり切ると勢い余って上がりだす
(4)クランクシャフトと連動しているカム軸が回り排気バルブを開く
(5)ピストンの上昇で燃焼済のガスが排気される。
(6)ピストンは上昇しきると勢い余って下降する
(7)クランクシャフトが回り、連動しているカム軸が回り、排気バルブが閉じ、吸気バルブが開く
(8)ピストンの下降により新しい空気を吸い込む
(9)ピストンは下がり切ると勢い余って上がりだす
(10)クランクシャフトが回り、連動しているカム軸が回り、吸気バルブが閉じる
(12)上昇するピストンが空気を圧縮する
……(1)に戻る

お礼

お礼が遅くなり申し訳ありませんでした。

スターターは、エンジンの始動により
切り離されるのですね。
当然か・・・！（^_^）

始動時は、動力伝達がクランクシャフト→
ピストンだけど、
その後ピストンが上下するのは勢いに依るもの
なんですよね…？
勢いというのは、シリンダ内の負圧だったり…
ということでしょうか…？

その辺りが実はまだ少し曖昧なのですが、、
でも！大体は理解できたと思います！

どうもありがとうございましたー！！

回答No.2

noname#74443

１．スターターが動かすのはクランクシャフトです。
２．クランクシャフトの回転力がピストンを往復運動させます。
３．クランクシャフトと吸排気バルブはタイミングベルトというチェーンの様な物でつながっています。吸気バルブが開くのはクランクシャフトの回転力が伝わっています。

お礼

お礼が遅くなり申し訳ありませんでした。

始動のときは、回転力→往復運動なのですね。
タイミングベルトについては一応
（初心者なりに）理解しました。

ある分野について一度頭の中が整理されると、
自動車の仕組みを学ぶのって楽しいですねー。

どうもありがとうございました！！