クランクケース

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クランクケース(crankcase)とはレシプロエンジンを構成する部品の一つで、クランクシャフトが納められる箱状の部位である。オートバイなどにおいてはクランクケースが単独の部品として存在することが多いが、今日の自動車ではクランクケースの一部はシリンダーと一体化したシリンダーブロックとして供給されることが一般的である。

概要[編集]

クランクケースの主な機能はクランクシャフト軸受構造を保持し、異物などから保護することである。回転に伴う騒音を外部に漏らさない効果もあり、その他にもエンジンの種類により様々な機能が与えられている場合がある。

2ストローク機関[編集]

2ストローク機関

2ストロークガソリンエンジンのクランクケースはエンジンオイルを含んだ混合気によって潤滑される。ピストンの上昇に伴って混合気がクランクケースに吸い込まれ、ピストンが下降する際に混合気は圧縮されてシリンダー内部へ送り込まれる。このため、クランクケースは完全に密封されて、吸入口にはリードバルブを設けてキャブレター側に吹き返すことを防止する方策が採られている。クランクケース内部における圧縮を一次圧縮と呼び、2ストロークエンジンの作動に重要な要素となっている。[1]

クランクケースの密閉が部品の劣化などで不十分となると、一次圧縮の圧力が低下して十分な掃気が行われなくなったり、複数のシリンダーを持つエンジンでは気筒間の爆発に差異が生じたりして、エンジンの性能が悪化し、極端な場合はエンジンが掛からなくなってしまう。

4ストローク機関[編集]

4ストローク機関

4ストロークエンジンのクランクケースはオイルパンや外部のオイルタンクに貯蔵したエンジンオイルをオイルポンプで循環して潤滑され、密閉されずに圧力を逃がす構造となっている。

オイル循環経路[編集]

オイルをクランクケース下部のオイルパンに貯蔵するものをウェットサンプ、独立したタンクに貯蔵するものをドライサンプと呼ぶ。いずれの場合もオイルポンプで吸い上げられたオイルはオイルフィルターを通って濾過された後エンジンの各部を潤滑し、場合によってはオイルクーラーで冷却されて戻ってくる、圧送潤滑方式によって潤滑される。あるいは、ウェットサンプの場合は、オイルパンに溜まったオイルをクランクやコンロッドの油かき板で飛沫を散らして潤滑する、飛沫潤滑を併用する場合もある。圧送潤滑を行わずに飛沫潤滑のみの場合もある。

ウエットサンプ方式の場合、オイルの量が多すぎるとクランクシャフトの回転に抵抗となってしまい、クランクとの衝突の摩擦熱でオイルが無駄に加熱されてオイルの寿命も短くなる。このような理由から、オイルレベルゲージにはオイル量の上限が示されている。

減圧構造[編集]

クランクケースを完全密閉してしまうと、ピストンの下降やブローバイガス、エンジンの温度上昇に伴う内部の空気の膨張やオイルの蒸気によってクランクケースの内部にも圧力が発生し、クランクケースを構成する部品の接合部からオイルが噴き出してしまう場合もある。このため、4ストローク機関のエンジンにはクランクケース内部の空気をエンジン外部に吸排気するためのクランクケースブリーザーと呼ばれる減圧構造が設けられている。

燃焼室からピストンリングの隙間を通してクランクケースに漏れるブローバイガスの還元が求められないエンジンにおいてはクランクケースブリーザーは単純に外気へ圧力を逃がす通気口となっている。この場合、ピストンリングの機能が失われるエンジンブローが発生すると、ピストンから吹き抜けた爆発圧力によってブローバイガスが循環しているエンジンオイルと一緒にクランクケースブリーザーから吹き出す。噴出したオイルは路面に撒かれて後続車両が事故を起こす可能性を引き起こすため、モータースポーツにおいては噴出したオイルを受け止めるオイルキャッチタンクを装備することが義務付けられている。

ブローバイガスを吸気へ還元することを義務づけられた自動車などではクランクケースブリーザーの出口は吸気管に接続されている。ブローバイガスがエンジンオイルを汚濁、希釈してオイルの寿命を縮めていることや、高熱のブローバイガスが冷める際に水分が凝集を起こしてエンジン内部に錆を引き起こしていること[2]が明らかになってくると、このブローバイを積極的にクランクケース外部に排出するためにPCVバルブと呼ばれるバルブが装備されるようになった。

オープンクランクエンジン[編集]

石油発動機グローエンジンなど、クランクシャフトが外部に露出したオープンクランクと呼ばれる構造を採るものもあった。特に石油発動機は回転数が遅く、稼働時間もそれほど長期に渡ることがない用途で用いられることが多かったためこのような構造が採られていた。オープンクランクエンジンの場合には、始動前と作動中に随時オイルを注油する必要がある。このような構造は整備性が良い反面、クランクに注油したオイルが周囲に飛び散りやすく、異物によりベアリングの摩耗も速いために頻繁な分解整備が必要となり、循環型の潤滑方式が発達すると完全に廃れてしまった。

脚注[編集]

関連項目[編集]