前回の質問にお答えくださった皆様本当にありがとうございました。中学最後の夏休みの宿題の自由研究で好きな車について調べようとおもったのですが、画像などではわかりにくい部分がいくつかあったので質問します。

Question

１．自動車のエンジンについてDOHCとSOHCはなんとかわかったんですがOHVがよくわかりません。http://www.1techicon.com/Picture/ENGINE/OHV.jpgこのような画像があったんですがこの画像では吸気側もしくは排気側のどちらかの１つのバルブしかないように見えます。でもそんなのあり得ないですよね？

２．キャブレターとインジェクターの構造はどうなっているか、そもそもキャブやインジェクターがどのような働きをしているのかわかりません。キャブは機械式でインジェクターは電子制御だとはだいたい分かったんですが・・・それぞれの利点、欠点なども説明してもらえるとうれしいです。

３．ターボとスーパーチャージャーの違いについて
どちらも吸気でエンジンに入れる空気の量をUPさせる装置ですよね？それぞれの構造を知りたいです。それぞれの利点、欠点もお願いします。過給圧の調整の仕方もできればお願いします。あとインテークマニホールドとはターボの一種なんでしょうか？

４．駆動系について
FR車などではピストンが上下しクランクシャフトが回転しその回転をドライブシャフトに伝えリヤディファレンシャル？にその回転を伝える。僕はこういうふうにかってに理解したんですが、間違っていると思うので訂正と順番で足りないパーツ（ここに書いてないパーツ）があればお願いします。あとリヤディファレンシャル？の構造もできればお願いします。

RRやMR車のように後ろにエンジンがあって後ろのタイヤを回して走る車のような車はどのようにしてタイヤを回しているのか知りたいです。やはりドライブシャフトなどで動きを伝えるんでしょうか
またこのような車でもギア切るとこは基本ドライバーの横にありますよね。エンジンとトランスミッションがどのようにつながっているのか知りたいです。

５．トランスミッションについて
構造を教えてください、MTとATの構造的な違いはクラッチが自動か手動かだけなんでしょうか。そもそもクラッチやギアを切るという動作がよくわかりません。またシーケンシャルミッションやCVTはどういうシステムなんでしょうか？

とりやいず今わかんないことを書いてみました。専門用語など知らないためメーカーの説明やウィキペディアなどを見てもよくわからないものがほとんどです。写真などでわかりやすく説明していただけると嬉しいです。

Answer 1

やっぱり字数制限に引っ掛かりました。エンジンだけでも2千文字じゃ書き切れない物ですよ。
- - - - - - -
ノッキング対策が面倒に成ります。ので、過給圧上昇のレスポンスを稼ぐだけに止めるツインTurboとするのです。

4.
変速機とクラッチが入っていませんが、基本的には合っています。
実際の構造は、検索し捲ると何がしかの図・絵が出て来る筈なので、頑張って下さい。
デフの基本は、シーソーの中央部の支点をエンジンで引っ張る様な(?)構造です。
左右、対に成った傘歯車の間にピニオンギアを渡す。そのピニオンを回すと、左右がバランスしているならピニオンは回らず、傘歯車が同一回転をする。
内輪差が発生したら、遅く回る方と早く回る方の差を、ピニオンが回転する事で吸収する、です。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%87%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%AC%E3%83%B3%E3%82%B7%E3%83%A3%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%82%A2

回転方向を直角に曲げる構造が後輪駆動には一般的に使われますが、FFの様に直角に変換しなくても、同じ事です。リングギアの所だけ変わります。

RRやMRでも、クランク軸が車体前後方向に置いてあるなら、FRで直角に向きを変換するのと同様です。エンジン・クラッチ・変速機・デファレンシャル・車輪の順です。

FFの横置きエンジンをそのまま後ろに持って行ったMRの場合は、直角の変換は有りません。

5.
>MTとATの構造的な違いはクラッチが自動か手動かだけ
その通りですが、それを実現する為に様々な要素が要ります。
例えば、変速のショックはどうやって吸収しましょうか?
アクセルを開けて加速していたけど、閉じて減速に入った。ギアは進段すべきなのか?
車というのは、アクセルワークで車体の前後方向の姿勢を制御しながら走る物です。
加速時は鼻上がり、減速時は前下がり。これで操縦特性が変わります。ので、ハンドル操作だけでは無く、この姿勢制御を上手く使う事が、上手に、そして速く走るコツなのです。
ATで一般的に成ったトルコンに、この制御が出来るか?
という難しい諸々が在るので、トルコンの滑りを無くすロックアップクラッチの装備や、変速範囲を拡大する多段化(2〜3 → 4〜7速化)が行われるのです。

古いタイプの変速機は、ギア同士の噛み合いを入れたり外したりして切り替えを行いました。が、歯の速度が一致していないとギーーーと鳴るばかりで噛み合いに入って行かないので、歯車は常時噛み合わせたまま、よこのシンクロと呼ばれる部分で断続する様に進化したのです。
シンクロ部分には、先に擦れ合って速度を合わせる部分も在ります。

シーケンシャルシフトは、H字型のゲートを単純な前後動に変換しただけの物です。2輪のペダル操作と一緒です。

CVTは旧来からの変速機とは全く違います。
これには遊星歯車を先ず勉強して下さい。(デフにも通じる)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%81%8A%E6%98%9F%E6%AD%AF%E8%BB%8A
変な動きをしますね。
CVTはこれだけの物が在ります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%84%A1%E6%AE%B5%E5%A4%89%E9%80%9F%E6%A9%9F
この中で、乗用車用として実用化されているのが金属ベルト式、ファンドーナとかバンドルーネ式と呼ばれる物で、可変幅のプーリーの間にベルトを張り渡した物です。
ここでちょっと注意。
チェーン式CVTと書かれている絵ですが、プーリーの斜面に歯車の様な歯型が刻まれている様に見受けられますが、実際にこんな歯が切られていたら無段変速には成りません。現物は滑らかな斜面です。
日産が共同開発に成功したエクストロイドは前途有望でしたが、残念ながら製造中止に成ってしまいました。

ギアを切り替える為には、力が掛かっていない状態を作らないと外せません。逆に、力が掛かってる最中に抜けてしまう様だと、破損の原因に成ります。ので、ギア歯を僅かに傾けて、駆動中は絶対に抜ける方向へは動かない様にした物も在ります。
ので、駆動力を断つ為に、クラッチを設けるのです。
乗用車で一般的なのは、乾式単板クラッチ。一枚の円盤を両側から挟んで、トルクを伝えます。挟むのを止めれば、駆動力は伝わりません。
ATでは2輪と同じ様に湿式多板クラッチです。常時潤滑油で濡れていて冷却される物で、繋がりが緩やかなのが特徴です。油で滑る為に、多板に成っています。
- - - - - - -
という事で、盛り沢山過ぎますネ。w
又、字数制限が・・・

質問者からのお礼コメント

皆さんご協力ありがとうございます。

Answer 2

tuningcar_driftnightboostさんへ

tekito_oyajiさんの回答も、もっともです。が、まあ、教えちゃいましょう。w

1.エンジンを見た方向・場所によってそう見えるのです。示された図では、吸排気のバルブが重なってる訳です。
こういう断面図の場合、エンジンの"ココ"で切った時の絵ですヨ〜という指示が必要です、本当は。で、それは角度的に90°違った向きから見た絵である筈です。それに「A〜A'断面はB」という様な記載をします。
違った場所の切断面は、又違った構造が見られる訳です。

2.機械式インジェクションも在りましたよ。

そもそもガソリンエンジンは、空気とガソリンを14.7:1に混合せねば成りません。
吸入した空気に含まれる酸素を使い尽くすだけの燃料の量、で、理論空燃比、ストイキオメトリーと呼ばれます。
電気火花で点火着火する為に、点火着火し易い混合気濃度を保たねば成らないのです。から、その濃度を保つ様に、吸入負圧でガソリンを吸い込む物はキャブレター、吸入新気の量を計測して適性量を噴射するのがインジェクション、という事です。
吸入負圧が発生する、という事はエンジンの出力が吸い込む事に使われる事です。その為に吸入管の一部を細くしたりします。
電子制御なら、本質的に負圧に関係無く、計量した量を噴射しますので、負圧を発生させない分だけ出力が向上する訳です。
そして、インジェクションは電子制御に進化しました。排気中の余剰酸素を酸素センサーで常に監視し、余剰酸素を排出しないギリギリに絶えず調整する事によって(学習制御)、三元触媒を働かせて排ガス浄化する事に成功しました。
精密な制御で、排ガス浄化と共に燃費も向上したのです。

3.正しく認識して下さい。吸い込む空気の密度を上げる、です。密度を上げれば、その分だけ燃料を余分に燃やせます。

地球上の大気圧は1気圧。もし、2気圧の星でエンジンを回せば、単純に出力が倍に成ります。
が、地球上では1気圧しか無い。
だから、充填効率を上げる為に実施します。

何故やるか?
戦闘機が高空で気圧が下がって・・・というのが昔の主な理由でした。
今の考え方は、同じ出力を得るのに、大排気量自然吸気エンジンより、小排気量に過給を施した方が熱効率が良く成るから、と考えます。
同じ100psでも、排気量が小さければ、ピストンとシリンダーの擦れる面積が小さく成りますよね。その分だけ摩擦損が少なく成り、出力からさっ引かれる"税金"が少なく成るので、熱効率が良く成るのです。
自動車のガソリンエンジンではそう成っていないのは、数々の未完成な技術による物で、純粋な技術的には、大型船舶の超大型ディーゼルで実証されています。

Turboは排気のエネルギーを回収して過給圧にします。但し、低回転低負荷ではタービンが満足に回らず、過給圧が得られません。(速度型の特性の為)
加えて、アクセル急開では回転上昇が追い着かず、圧上昇が遅れる事が問題です。
昔は排気温に耐える金属・材料が無かった為、ルーツブロワー式スーパーチャージャーが実現しました。
しかしクランク軸から取られる駆動馬力は馬鹿に成りません。ルーツブロワーでは、500psから150psを駆動に割く事で、350psのエンジンと成った、と言う話も在ります。(戦前のアルファのグランプリカー)

今、排気量縮小 + 過給で熱効率を向上させるには、アイドル回転から過給圧が発生させる為に機械式過給器が欠かせないと考えられます。が、Turboと2種類装着ではコストUpが許せないのか、未だ実現していません。又、古いルーツブロワーでは効率が悪過ぎです。
IHIが開発に成功したリショルム(スクリューコンプレッサー)が、高効率で有望です。
加えて、ウェイストゲート弁の様に排気圧を逃がしたり、プレッシャーリリーフ弁で圧縮した新気を逃がす様な過給圧制御を行うと、逃がした分だけ熱効率、つまり燃費が悪化します。
ここでも技術が未完成なのです。

バルブ駆動の可変機構がかなり普及して来ているので、これを更に改良させ、吸入行程の途中で吸気弁を閉じる様な制御をすれば、圧を捨てない過給圧制御が実現出来ます。ので、ガソリン・ディーゼルの区別無く、吸入行程の長短を自由に可変出来る機構の実現が待たれているのです。
吸い込んでいる途中で吸気を止めてしまえば、可変圧縮比エンジンの実現です。

インマニは、吸気管の一部です。ここにTurboが接続されます。
GT-Rでは、タービンハウジングとの一体化が行われた様ですね。部品点数減少・組立工数減少、軽量化等が実現出来た様です。

余談ですが。
単なるツインTurboは未完成品です。シーケンシャル過給にして低回転から過給圧が立ち上がる様にしてしまうと、

Answer 3

それを調べるのが自由研究です。

Answer 4

その画像はＯＨＶのエンジンの断面図やから、片側のポートしか書かれてないだけです。
エンジン構造は略語みたいに頭文字取ってるから、ＯＨＶ(オーバーヘッドバルブ)バルブがヘッド上にあるって意味。昔のエンジンはカムが下にあってロッド介してバルブ開閉してました。現役で多いのはサニトラぐらいですね。そのくらい前のエンジンです。