4ストロークエンジン

ピストンが踊る4拍子のリズム

注射器のピストンを後ろに引くと水が一気に吸い込まれるように、エンジン内部のピストンも下へと下がりながら、空気と燃料をシリンダー内へと吸い込みます。この最初の動作を「吸気」と呼びます。

続いては、空気をギュッと押し縮める「圧縮」の工程です。バルブ（弁）をすべて閉じ、ピストンが再び上昇して、吸い込んだ空気と燃料を元の体積の約10分の1まで一気に圧縮します。このように限界まで押し固められた混合気は温度と圧力が急上昇し、小さな火種ひとつで激しく燃え上がる準備を整えます。

まさにこの瞬間、点火プラグがバチッと火花を飛ばします。瞬時に火がついてガスが猛烈な勢いで膨張し、その強烈な圧力でピストンを一気に下へと押し下げます。この「燃焼（爆発）」の工程で、車を動かす本物のパワーが生み出されます。

最後に、ピストンが再び押し上がり、燃えかすとなった排気ガスを排気口から外へと押し出します。この4番目の動作が「排気」です。この4つのステップが、1秒間に何十回ものスピードで休むことなく繰り返されています。

4回動いてパワーが出るのはたった1回

不思議なことに、4回の往復動作の中でエンジンが自ら力を生み出している瞬間は、「燃焼（爆発）」のたった1回だけです。残りの3つの動作はエネルギーを作るのではなく、むしろエネルギーを使いながら次の爆発のための準備をしています。

では、力を受けていない残りの3回の動きは、どうやって止まることなくスムーズに続くのでしょうか？ その秘密は、エンジンの端に取り付けられた重い金属の円盤（フライホイール）にあります。爆発した瞬間に得た力強い勢いでこの円盤を勢いよく回しておくと、コマが回り続けるように重いフライホイールの回転慣性によって、ピストンがひとりでに上下して次のステップへと進むのです。

ただし、ピストンが上下に直線運動するだけではタイヤを回すことはできません。そこでピストンの下には、クランク状に曲がった「クランクシャフト」という軸がつながっています。自転車のペダルを足で上下に踏み込むと車輪がくるくると回転するように、ピストンの往復運動をスムーズな円運動へと変換してくれる極めて重要な装置です。

もう少し詳しく：なぜ4ストロークが主流なの？

もう少し詳しく言うと、世の中のすべてのエンジンが4つの工程を踏んでいるわけではありません。原動機付自転車（原付）や草刈り機のような小型で軽量な機械には、ピストンが2回動くだけで1回爆発する「2ストロークエンジン」が使われることもあります。

しかし、2ストローク方式は空気を吸い込むのと同時に排気ガスを押し出すため、燃え残った燃料が外へ漏れやすく、排気ガスが汚れがちで燃費も劣ります。一方、4ストロークエンジンは吸気と排気の扉が完全に別々に開閉するため、燃料効率が非常に高く、排気ガスもクリーンです。

現代の乗用車は、ほぼ例外なく4ストロークエンジンを採用しています。最近では、コンピューターがバルブの開閉タイミングを1000分の1秒単位で制御することで、わずか一滴の燃料でもより遠くまで滑らかに走れるよう進化を続けています。