内燃エンジンメカニズムの基本機能

GF01.00-P-9900A

内燃エンジンメカニズムの基本機能

06.03.2020

エンジン

すべて (乗用車)

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概要

内燃エンジンはレシプロエンジンで、振動ピストン運動および内部の周期的な燃焼による作動方式を特徴としています。往復動機関はさまざまなアッセンブリの機械的な相互作用によって混合気を圧縮し、燃焼圧をトルクとしてクランクシャフトへ伝えます。

クランクアッセンブリM139の図例

1	クランクケース
2	オイルパン
3	オイルパン下部
4	タイミングケース
5	バランスシャフト
6	アイドラギア
7	クランクシャフト
8	コンロッド
9	ピストン
10.1	オイルリング
10.2	テーパフェースリング
10.3	コンプレッションリング
A	シリンダ摺動面（NANOSLIDE®コーティング）

P01.00-A042-76

機能

クランクケース

現在、メルセデスのディーゼルおよびガソリンエンジンのクランクケースはアルミニウム製です。多くのエンジンバウムスタにおいて、シリンダ摺動面はNANOSLIDE®コーティング処理を直接クランクケースの内側に施すことによって潤滑になります。エンジンバウムスタM260とM264およびM270、M274、M278においては、ねずみ鋳鉄製シリンダライナが取り付けられています。

シンリンダブロックは通常、クランクケース、オイルパンおよびタイミングケースから構成されており、その主要構成部品であるクランクケースには、重要な役割があります。例えば、燃焼過程、ピストンの振動、および高い熱負荷からの相互に作用する力を受容します。外側、内側部分、とりわけ クランクアッセンブリ全体のリテーナにおいて、多くのエンジン構成部のキャリアクランクケースは機械式です。クランクアッセンブリの主な構成部品:

• ベアリングシェル付バランスシャフト

• アイドラギア

• アッパおよびロワベアリングシェル付きクランクシャフト

• ベアリングシェル付コンロッド

• ピストンピン

• ピストン

• ピストンリング

シリンダ摺動面およびクランクアッセンブリ全体の摩擦学的デザインは、摩擦損失の低減およびエンジンの構造安定性の要となるものです。ピストンに直接作用する燃焼圧は、直線運動を発生させます。その結果生じる力作用はコンロッドによってクランクシャフトへ動力を伝達し、トルクを発生させます。

ピストンはそのピストンリングで高い機械的および熱負荷にさらされています。ピストンのジオメトリーおよび表面仕上げは、混合気生成および燃焼に大きな影響を及ぼします。加えて燃焼室からのオイルおよびクーラントの放熱についても責任を担っています。機能に応じて、ピストンリングには、さまざまな形状があります。最下位のリングであるオイルリングは、シリンダ摺動面からエンジンオイルを除去し、その際、ストローク時に上部のオイルリングが摺動するための油膜を与えます。中央のピストン溝に配置されたテーパフェースリングは、油膜、良好な摩擦状態、およびをその膜の厚さをコントロールします。蒸気の排出によるオイルの減少が最小限となるように、膜は非常に薄くなくてはいけません。また、テーパフェースリングは燃焼ガスを密閉し、最下位のリングの動きとの相互作用により、エンジンのブローバイ性能に影響を及ぼします。プレーンリングまたはコンプレッションリングはクランクケースへの燃焼室を密閉し、燃焼熱を冷えたシリンダ摺動面へ送ります。このオイルリングの機械的プリテンションによって、エンジン始動の際に密閉状態が確立され、エンジン高回転時のリングの振動を防ぎます。

クランクアッセンブリはクランクケースに格納されています。クランクケースには基本的に以下の役割があります：

• クランクシャフトおよびバランスシャフトのベアリング

• 取り付けられているバランスシャフトでのベアリング

• シリンダヘッドおよびドライブトレイン間の動力伝達接続

• シリンダ摺動面またはシリンダライナのリテーナ

• 冷却、潤滑、エア抜きのための内蔵式経路構造

• 補助ユニットのリテーナ

クランクケースには他の付属品のマウンティングポイントがあり、耐油および防水性のドライブトレインおよびクーラント空間を形成します。

バルブトレイン
バルブトレインはフレッシュエアの吸気タイミングと継続時間、および燃焼ガスの排気タイミングと継続時間を決定します。バルブトレインおよびこれに含まれる構成部品はシリンダヘッドの主要構成部品です。
バルブトレインは内燃エンジンのエンジン負荷の変化を表します。シリンダヘッドには以下の役割があります:

• シリンダ圧力の受容

• 燃焼室付近の範囲の冷却

• バルブトレインの潤滑

• 燃焼室の終了時に上方へ

• スパークプラグまたはインジェクションノズルの受容バルブトレインは基本的に以下の構成部品からなります：

• インテークおよびエグゾーストバルブ

• バルブスプリング

• エンドピボットロッカアーム

• インテーク/エグゾーストカムシャフト

• シリンダヘッド

• タイミングチェーン（またはタイミングベルト）カムシャフトおよびインテーク/エグゾーストバルブの制御は、タイミングチェーンを介してクランクシャフトによって行われます。カムシャフトのカムは、バルブスプリングのスプリング力に逆らい、中継機構（例えば エンドピボットロッカアームなど）を介して、インテークおよびエグゾーストバルブを開きます。バルブスプリングのスプリング力でバルブは再び閉じます。1作動は4サイクル、つまり2クランクシャフト回転です。バルブの開閉はそれぞれ1回ずつ、カムシャフトアクチュエータの回転とともにのみ開閉します。カムシャフトは半分のクランクシャフトのエンジン回転数で作動しています。
 クランクシャフトとカムシャフトの回転数の比率は2 : 1です。
ベルトドライブ
ベルトドライブにはクランクシャフトの回転運動を補助ユニット（例えば ジェネレータ、ウォーターポンプ、冷媒コンプレッサ）へと伝送し、作動させる役割があります。
ベルトドライブには基本的に以下の構成部品が含まれています：

• Vベルト

• ベルトテンショナ

• ガイドプーリエンジン潤滑
エンジン潤滑は、 例えばエンジンのピストン、ベアリングシェル、エンドピボットロッカアームなど、エンジン内で滑走および冷却するすべての箇所に潤滑油を供給することです。その際、エンジン回転数に応じてオイルプレッシャは変動します。
エンジン潤滑には、基本的に以下の構成部品が含まれます：

• オイルポンプ

• オイルパン

• オイルポンプバルブ

• オイルセンサ

• オイルフィルタモジュール

• エンジンオイル熱交換器 エンジン潤滑には以下の役割があります：

• 重なりスライドする部品に生じる摩擦からのエネルギーの減少と摩耗を抑えるための潤滑。

• エンジン部品の保護のための冷却（それらの部品は熱を直接クーラントまたは冷気システムに送り込むことができないため）。

• 重なりスライドする部品（例えば 、シリンダー側面とオイルリング）の間の隙間を埋めるための密閉。

• エンジンオイル内の細粉、堆積物、燃焼残留物の排出または吸収のための清掃。

• 腐食から保護します。

• 潤滑油膜にはノイズおよび振動を低減する効果があるため、エンジンノイズを低減します。

バルブトレインM139の図例

7	クランクシャフト
11	タイミングチェーン
12	ハイドロリックチェーンテンショナ付チェーンスライドレール
13	エグゾーストカムシャフト
14	インテークカムシャフト
15	バルブスプリング
16	インテークバルブ
17	エグゾーストバルブ
18	スパークプラグ

P01.00-A043-76

	その他の基本機能
	クランクケースの基本機能		GF01.40-P-1000A
	バルブトレインの基本機能		GF05.30-P-1000A
	ベルトドライブの基本機能		GF13.21-P-1001A
	エンジン潤滑の基本機能		GF18.00-P-1003A