エンジン構成

エンジン構成は、内燃エンジンを分類する基本的な動作原理を説明しています。

ピストンエンジンは、多くの場合、シリンダーレイアウト、バルブ、カムシャフトによって分類されます。ワンケルエンジンは、多くの場合、存在するローターの数によって分類されます。ガスタービンエンジンは、多くの場合、ターボジェット、ターボファン、ターボプロップ、およびターボシャフトに分類されます。

ピストンエンジン

シリンダーレイアウト

インラインエンジンとしても知られるストレートエンジンは、すべてのシリンダーがオフセットなしでクランクシャフトに沿って一列に並んでいます。ストレートエンジンが斜めに取り付けられている場合、「スラントエンジン」と呼ばれることもあります。ストレートエンジンの種類は次のとおりです。

Veeエンジンとしても知られるVエンジンは、2つの別々の平面または「バンク」に配置されたシリンダーを備えているため、クランクシャフトの軸に沿って見ると「V」のように見えます。 Vエンジンのタイプは次のとおりです。

「水平対向」または「ボクサー」エンジンとしても知られるフラットエンジンは、単一のクランクシャフトの両側にある2つのバンクにシリンダーが配置されています。フラットエンジンの種類は次のとおりです。

• 一般に「フラットツイン」と呼ばれるフラットツー
• フラットフォー
• 平6
• フラットエイト
• 十二分

Wエンジンは、Vエンジンの文字がV文字に似ているのと同じように、シリンダーバンクが文字Wに似ている構成のシリンダーを持っています。Wエンジンのタイプは次のとおりです。

• W3
• W8
• W12
• W16
• W18

Uエ​​ンジンは、ギアまたはチェーンで結合された2つの独立したストレートエンジン（独立したクランクシャフトを備えた）で構成されています。ほとんどのUエンジンには、スクエア4エンジンやタンデムツインエンジンなど、4気筒（つまり、2つのストレート2エンジンを組み合わせた）が搭載されています。

Uエ​​ンジンと同様に、Hエンジンはギアまたはチェーンで結合された2つの独立したフラットエンジンで構成されます。 Hエンジンは4〜24気筒で生産されています。

バルブ

一部の航空機エンジンにはスリーブバルブがありますが、4ストロークエンジンの大部分にはポペットバルブがあります。バルブは、シリンダーブロック（サイドバルブ）またはシリンダーヘッド（オーバーヘッドバルブ）に配置できます。最新のエンジンは常に後者のデザインです。シリンダーごとに2つ、3つ、4つ、または5つのバルブがあり、奇数の場合、吸気バルブは排気バルブよりも数が多くなります。

カムシャフト

ポペットバルブは、クランクシャフトの半分の速度で回転するカムシャフトによって開きます。これは、クランクシャフトから駆動されるチェーン、ギア、または歯付きベルトのいずれかであり、クランクケース（シリンダーの1つ以上のバンクに対応する場合）またはシリンダーヘッドに配置できます。

カムシャフトがクランクケースにある場合、オーバーヘッドバルブを操作するにはプッシュロッドとロッカーアームのバルブトレインが必要です。機械的に単純なのはサイドバルブで、バルブのステムがカムシャフトに直接載っていますが、これによりシリンダーヘッド内のガスの流れが悪くなり、熱の問題が発生し、自動車の使用には好ましくなくなりました。 フラットヘッドエンジンを参照してください。

現代の自動車エンジンの大部分は、オーバーヘッドカムシャフト（OHC）デザインでシリンダーヘッドにカムシャフトを配置します。シリンダーヘッドには1つまたは2つのカムシャフトがあります。シングルカムシャフトデザインは、シングルオーバーヘッドカムシャフト（SOHC）と呼ばれます。シリンダーヘッドごとに2つのカムシャフトを持つ設計は、ダブルオーバーヘッドカムシャフト（DOHC）と呼ばれます。カムシャフトはシリンダーヘッドごとにカウントされるため、各2シリンダーヘッドに1つのカムシャフトを持つVエンジンは依然としてSOHC設計であり、シリンダーヘッドごとに2つのカムシャフトを持つVエンジンはDOHCまたは非公式の「クアッドカム」 「エンジン。

オーバーヘッドカムシャフトでは、プッシュロッドが不要なため、バルブトレインが短く軽量になります。いくつかのオーバーヘッドカムシャフトの設計には、まだロッカーアームがあります。これにより、機械的クリアランスの調整が容易になります。

通常、シリンダーあたり4つのバルブの設計には、吸気用と排気用の2つのバルブがあり、シリンダーバンクごとに2つのカムシャフトが必要です。シリンダーヘッドに2つのカムシャフトがある場合、カムはバルブステム（タペット）のカムフォロアに直接当たることがあります。カムフォロアは、騒音低減、減衰振動、衝撃吸収、および軸方向荷重の伝達を支援します。この後者の配置は最も慣性が少なく、エンジン内の最も妨げられないガスの流れを可能にし、高性能自動車エンジンの通常の配置です。また、スパークプラグをシリンダーヘッドの中央に配置できるため、燃焼特性が向上します。特定の数のバルブを超えると、カバーされる有効面積が減少するため、4が最も一般的な数です。奇数のバルブは、必然的に吸気側または排気側にもう1つのバルブが必要であることを意味します。実際には、これは常に吸気バルブです。偶数のヘッド設計であっても、吸気バルブは排気よりもサイズが大きいことがよくあります。

非常に大きなエンジン（船舶エンジンなど）には、エンジンをどちらの方向にも動かすために、余分なカムシャフトまたはカムシャフトに余分なローブを付けることができます。さらに、バルブのその他の操作は、ジェイクブレーキなどのエンジンブレーキに使用できます。

オーバーヘッドカムの欠点は、カムを駆動するために、シリンダーブロックにあるカムシャフトよりもはるかに長いチェーン（またはベルト）が必要なことです。通常、テンショナーも必要です。ピストンが上死点で開いているバルブに触れると、ベルトの破損によりエンジンが破損する可能性があります。

ワンケル（ロータリー）エンジン

ワンケルエンジン（「ロータリーエンジン」とも呼ばれる）は、存在するローターの数に基づいて分類できます。ほとんどの生産ワンケルエンジンには2つのローターがありますが、1つ、3つ、4つのローターを持つエンジンも生産されています。ワンケルエンジンは、自然吸気かターボ過給かに基づいて分類することもできます。

ほとんどのヴァンケルエンジンはガソリンを燃料としていますが、ディーゼルとハイドログレンで動作するプロトタイプエンジンが調査されています。

ガスタービンエンジン

主に航空機に使用されるガスタービンエンジンは、通常、次のカテゴリに分類されます。

• ターボジェット、推進ノズルを通過するガス
• ターボファン、ガスはダクト付きファンを通過します
• ターボプロップ、ガスは通常可変ピッチの非ダクトプロペラを通過します
• ターボシャフト、推力の代わりに機械的トルクを生成するために最適化されたガスタービン