「意外と知らない」「なるほどわかる」水冷エンジンと空冷エンジンって何が違うの⁉︎ バイクの基本をおさえちゃおう！
●文:[クリエイターチャンネル] 88サイクルズ＠てんちょー
バイクという乗り物の大きな魅力のひとつが多種多様な構成のエンジンです。みなさんもエンジンが気になって調べたことがあるんじゃないでしょうか。そこでよく出てくるのが「空冷」や「水冷」というワードです。これらはエンジンの冷やし方のタイプを表した言葉なんです。今回はエンジンの冷やし方、二大巨頭の違いを紐解いて行こう!
エンジンは熱との闘い
エンジンは空気とガソリンを混ぜた混合気を燃焼室で燃やすことで動力を取りだしています。当然、内部でガソリンが燃えているんだから、エンジン全体がだんだん熱くなってきますよね。あまりにも高温になるとオーバーヒートでエンジンが停止、最悪の場合はピストンやシリンダーが溶けて、くっついたり変形したりする、焼き付きという症状になってしまうこともあります。熱すぎるとエンジンだって壊れちゃいます。
そんなことにならないようにエンジンが動いている間は、常にエンジンを冷やす機構が働いているんです。その冷やし方に、違いがあるってことなんだね。
コスパよく、ゆるさが魅力の空冷エンジン
空冷は、空気でエンジン全体を冷やす方式です。エンジンがむき出しになっているバイクでは、走ることによってエンジンに風を当てて、冷やすことができるわけなんです。
冷却効率を上げるために、シリンダーやシリンダーヘッドには、「フィン」と呼ばれる薄い金属の板が備えつけられています。これは金属でできたエンジンの表面積を増やすことで、空気に触れる部分を増やし、放熱効果を高めるための機能部品なんです。この冷却フィンはデザインとしても美しいので、空冷エンジンに人気がある一因となっています。
空冷エンジンは走行風で冷やすという性質上、バイクが停車したら、どんどん熱がこもるというデメリットもあります。信号待ちでアイドリングしている時間が長いだけでも、エンジンの温度は上がってしまうというわけ。つまりエンジンの、とくにシリンダー付近の温度を一定に保つことが難しいんです。
そのままじゃ熱膨張でピストンとシリンダーがどんどん近づいていって、オーバーヒートまっしぐら。そこで対策として、熱による金属の膨張を見込んで、1番熱にさらされるピストンとシリンダーの間には少しの隙間、いわゆるクリアランスが設けられています。
そのため、エンジンが暖まって、このクリアランスが適正値になるまでは、性能が発揮しずらくなっています。始動直後に振動が大きかったり、回転上昇がぎこちなかったりするのも、このため。スロットルの操作に対して、じんわり加速していくという、空冷エンジン搭載車のゆるいフィーリングも、クリアランスの大きさが影響しているんです。
また、クリアランスが大きい分、本来排気されるはずの燃え終わった燃焼ガスや、燃え切っていない混合気の未燃焼ガス、エンジンオイルなどの、いわゆるブローバイガスがクランクケース内に漏れ出しやすくなっています。
ブローバイガスは、ブローバイホースを通じてエアクリーナーへ戻され、再び吸気されるため、ブローバイガスの分だけ、新しく吸気できる新鮮な混合気の割合が減少。空冷がパワーを発揮しにくいのは、ここにも理由があります。
デメリットも多いけれど、構造がシンプルな分、軽くてコストも抑えられるし、穏やかなフィーリングで扱いやすいのが空冷エンジンのいいところ。メンテナンスも容易なので、小排気量車や、実用車でよく採用されています。
現代では標準的な水冷エンジン
対する水冷は、シリンダー近くのウォータージャケットという専用の通路に、液体を循環させてエンジンを冷やす方法です。冷却用の液体には、凍結しにくくて防錆効果も持つ、クーラント液を使うことが多いですね。エンジンの熱を吸収したクーラント液は、ラジエターを通る際に走行風や冷却用ファンの生み出す風によって冷やされ、再びエンジンの冷却へと向かうという仕組みです。
水冷式のエンジンは、エンジンの温度を外気温や走行速度に関係なく、一定に管理することができます。つまり、ピストンとシリンダーの間のクリアランスを空冷より少なくできて、高出力化が可能ということ。さらに、エンジン全体を走行風に当てる必要がないため、スーパースポーツのようにエンジンをカウルで覆ってしまっても、エンジンの冷却に支障がありません。
水冷式はウォータージャケットの分、エンジン幅が大きくなり、ラジエターや冷却水循環用のウォーターポンプ、ホース類など部品点数が多くなりがち。構造も複雑化しやすくコストも高くなりがちなのが、ネックです。しかし、現代的な高出力エンジンを作るには、もはや必須条件となっている冷却方式なんですね。
さらに、今や水冷エンジンの新車が大半となっている大きな理由のひとつが、ユーロ5をはじめとした排出ガス規制の影響です。年々、厳しくなる基準をクリアするためには、排気ガスの温度を綿密にコントロールして、有害物質を浄化しないといけません。前述したとおり、空冷エンジンは温度管理が苦手。排気ガス中の有害物質を再燃焼させるといった制御だってできません。そのため、温度管理が容易な水冷エンジン搭載車でないと市販化が難しくなってきているのです。
エンジンの冷却方式でバイクの特性がだいたいわかる!
高性能かつ車体設計の自由度が高い水冷式と、エンジンの美しさや独特のフィーリングを持つ空冷式。それぞれの特性がわかると、自分のバイクの特徴がわかりやすくなって、さらに愛着が湧きやすいかも。これから愛車を選ぶという人は、エンジンの冷却方式から選んでみるのもいいと思うぜ!
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