内燃機関超基礎講座 | 5ストロークエンジン──5行程目とは何か、なぜ奇数なのか

シリンダーブロック。ご覧のように直列とも言いがたい、どちらかといえば狭角V型のような気筒配列を持つ。両側が高圧側シリンダーで、中央が低圧側シリンダー。低圧側はボア/ストロークともに低圧側よりも数値を大きくしている。

シリンダーヘッド。高圧側は吸気1／排気1の2バルブ構造。低圧側には4つのバルブが備わり、排気流入2/排気2のレイアウトだが、左右の高圧側シリンダーからの排気流入は交互になされるため、2本のバルブは同時に動くことはない。

高圧側の燃焼室。手前の大きなバルブシートが吸気バルブ、奥の小径が排気バルブ。ねじの切ってあるホールのうち、ひとつは点火プラグ、もうひとつは筒内の圧力を検知するためのセンサー用。圧縮比は、当然高圧側のほうが高い。

【1st stroke：Intake】話を簡単にするため、左側の高圧側シリンダーのみで構造を理解しよう。吸気バルブを開き、ピストンの下降~筒内負圧によって混合気を吸入する。欧州の技術らしく、過給もシステムの視野に入っているようだ。

【2nd stroke：Compression】下死点を過ぎて吸気バルブを閉じ、混合気を圧縮。通常の4ストロークと同様の行程。吸気弁径のほうが大きいが、低圧側の弁径と高圧側の排気弁径を同じにするため、結果として吸気弁径が大きくなったということだろう。

【3rd stroke：Power】高圧側シリンダーは通常の火花点火機関のため、上死点近傍で着火して燃焼。膨張行程に入る。熱効率を追求する機関だけに、高圧側シリンダーでは名称どおりにノッキング限界ぎりぎりまで攻めた設計になっていると思われる。

【4th stroke：Exhaust / Extended Expantion】この機関の最大の特徴である4行程目。高圧側の排気バルブを開き排ガスを押し出すが、その行き先は隣の低圧側シリンダー。排ガスのエネルギーを用いて低圧縮のピストンを押し下げ、回転エネルギーを得る。

【5th stroke：Exhaust】低圧側のピストンが下死点を超えると低圧側排気バルブを開き、4行程目で回転ネルギーとして用いた排ガスをシリンダー外に吐出する。先述のとおり、その行き先はタービンホイールであり、1行程目へのアシストとして用いる。

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