見えると楽しい内燃機関入門｜アニメで理解する「車のエンジンの仕組み」完全ガイド

車のエンジン内部で何が起きているのかを、アニメーションで徹底的に「見える化」した解説コンテンツです。教科書で読むととっつきにくいピストンやクランクシャフト、カムシャフトといった部品が、実際に動く様子と一緒に説明されるので、理屈がすっと頭に入ってきます。

エンジンの基礎である4ストロークサイクルから、吸気・燃料・冷却・電気・潤滑・排気といった周辺システムまでを「全体像」としてつなげてくれるので、初心者でも「エンジンってこういう世界なんだ」と立体的に理解しやすい構成になっています。

見どころ

• 4ストロークサイクルの視覚的な分かりやすさ：★★★★★
• 各システムのつながり（吸気・燃料・冷却・電気）の整理度：★★★★☆
• 実車と結び付けてイメージしやすい構成：★★★★☆

エンジンの心臓部「4ストロークサイクル」を理解する

まず動画は、エンジンの基本中の基本である「1本のピストン」から始まります。ここが分からないまま先に進むと、どれだけ部品名を覚えても応用が利かないので、出だしとしてはかなり合理的な構成です。

4つの行程の流れ

4ストロークサイクルは、1本のピストンが上下に2回ずつ動く間に4つの工程をこなす仕組みです。

• 吸気行程：ピストンが下がり、吸気バルブが開いて空気と燃料の混合気をシリンダー内に吸い込みます。
• 圧縮行程：バルブがすべて閉じ、ピストンが上昇して混合気をギュッと圧縮します。
• 燃焼（出力）行程：スパークプラグの火花で混合気が点火され、爆発的な圧力でピストンが再び下へ押し下げられます。
• 排気行程：ピストンが再び上昇し、排気バルブが開いて燃えかすとなったガスを排気ポートから押し出します。

この4つのステップが延々と繰り返されることで、クランクシャフトが回転し、最終的にタイヤが回る原動力になるのです。動画では各行程がアニメーションで区切られているため、「テキストで読んでもピンと来なかった」という人ほど理解しやすくなっています。

複数シリンダーとクランクシャフト：なめらかな回転を生む設計

1本のピストンだけでは、力が出るのは燃焼行程の一瞬だけなので、回転はガタガタになります。そこで登場するのが複数のシリンダーとクランクシャフトです。

複数シリンダーと点火順序

動画では4気筒エンジンを例に、「1-3-4-2」という点火順序が紹介されています。これは、どのシリンダーがどのタイミングで燃焼するかという並び順で、この順序を工夫することで回転が滑らかになり、振動も抑えられます。

各シリンダーのバルブはカムシャフトによって制御されます。カムシャフトに付いた「山」の形に合わせてスプリング付きのバルブが押し開かれ、タイミングよく吸気や排気が行われます。このカムシャフトとクランクシャフトは、タイミングベルトやチェーンでつながっていて、常に決まった位相関係を保ちながら一緒に回転します。

クランクシャフトとフライホイール

ピストンの上下運動を回転運動に変えるのがクランクシャフトです。クランクシャフトにはカウンターウェイトが付いており、ピストンの動きとのバランスを取ることで、スムーズな回転を実現しています。

回転数を表す「RPM」は、クランクシャフトが1分間に何回転しているかを示す単位です。例えば3000rpmなら、1分間に3000回転しているという意味です。クランクシャフトの片側にはフライホイールが取り付けられており、回転の慣性を高めると同時に、トランスミッションやスターターモーターとの接続ポイントにもなります。

吸気と燃料供給：空気とガソリンをどう混ぜているか

次に、エンジンに「材料」を運ぶための仕組みとして、吸気システムと燃料システムが説明されています。ここが理解できると、「エアクリーナーって何のためにあるのか」「インジェクターとは何をしているのか」がクリアになります。

吸気システム

空気はまずエアフィルターを通過し、ほこりやゴミを取り除かれます。その後、インテークマニホールドと呼ばれる通路の集合体に入り、そこから各シリンダーの吸気ポートへと分配されます。

燃料供給とインジェクター

燃料は、燃料タンクから燃料ポンプによってエンジン側へ送り出され、途中で燃料フィルターにより不純物を除去されます。その後、各シリンダーの吸気ポート付近にある燃料インジェクターから、適切なタイミングと量で霧状に噴射されます。

この「空気＋燃料」の混合がタイミング良くシリンダー内に吸い込まれることで、先述の4ストロークサイクルが成立します。どれか1つでもバランスを崩すと、燃費悪化や失火、出力低下などのトラブルにつながります。

冷却システム：高温との戦い

燃焼が起きる以上、エンジンは常に高温状態にさらされています。そこで重要になるのが冷却システムです。このパートは、安全性にも直結するため、動画でも丁寧に扱われています。

冷却水と循環の流れ

シリンダー周囲やシリンダーヘッドには、冷却水が通るためのウォータージャケットと呼ばれる通路が設けられています。ここを通るのは水道水ではなく、「アンチフリーズ」と呼ばれる不凍液入りの冷却水です。これにより、低温でも凍結せず、沸点も高く保たれます。

加熱された冷却水はラジエーターへ送られます。ラジエーター内部には細いチューブとフィンが張り巡らされており、ラジエーターファンや走行風によって効率良く熱を放出します。その後、温度が下がった冷却水は再びエンジンへ戻り、循環を続けます。

ウォーターポンプとサーモスタット

ウォーターポンプは、冷却水を循環させるポンプで、エンジン回転に連動して作動します。さらに、サーモスタットが冷却水の流れを制御し、エンジンが適正温度に達するまではラジエーター側を閉じて素早く暖機し、温度が上がりすぎるとラジエーター側へ流すことで温度を一定範囲に保ちます。

電気系統：火花と電力をどう生み出すか

エンジンは「機械」ですが、実は現代の車では電気なしには動きません。動画ではスパークプラグからオルタネーター、ECMまで、電気系統の基礎がコンパクトにまとめられています。

スパークプラグと点火

スパークプラグは、シリンダー内で混合気に火をつける部品です。金属の芯線が絶縁体（ポーセリン）で覆われ、先端部で電気が飛びやすくなっています。プラグ先端の隙間に電気が飛び、火花となって混合気を点火します。

この電気を供給するのがイグニッションコイル（コイルパック）です。エンジン制御コンピュータであるECM（エンジンコントロールモジュール）が点火タイミングを計算し、どのプラグにいつ電気を送るかを制御します。

オルタネーターとバッテリー

オルタネーターは、エンジンの回転エネルギーを使って発電する装置です。発電された電気は、バッテリーの充電やライト、エアコン、ECUなど車両全体の電装品に供給されます。

一方、バッテリーはエンジン始動のためにスターターモーターへ電力を供給する役割を持ちます。エンジンがかかってしまえば、その後はオルタネーターが主役になります。

潤滑と排気：長持ちと環境負荷の両立

動画は、エンジンオイルと排気系についても、基礎レベルでしっかり押さえています。ここを理解すると、「なぜオイル交換が重要なのか」「マフラーの役割は音消しだけではない」という点が見えてきます。

エンジンオイルの役割

エンジンオイルには、潤滑・洗浄・防錆・密封性向上・冷却という複数の役割があります。ピストンの上部にはオイルリングがあり、燃焼室内にオイルが入り込むのを防ぎつつ、シリンダー壁は適度に潤滑されるようになっています。

オイルは、エンジン内部のオイルギャラリーと呼ばれる通路を通って各部へ送られ、最後はオイルパンに戻って溜まります。オイルポンプがこれを吸い上げて再び循環させます。途中にはオイルフィルターがあり、金属片やスラッジなどの不純物を取り除きます。

排気系と環境対策

排気系では、複数シリンダーからの排気を集めるエキゾーストマニホールドが最初のポイントです。そこから排気ガスは触媒コンバーターを通過し、有害物質の一部が化学反応によって低減されます。その後、マフラーで排気音が抑えられ、最終的にテールパイプから大気中へ排出されます。