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セルモーター


セルモーターは、自動車やオートバイ、非常用発電機などで使われているエンジンを始動させるためのモーター(電動機)である。
セルモーター(cell motor)とは和製英語であるが、その語源はバッテリー(電池)を意味するセル(cell)に由来するという説と、セルフスターターモーター(self starter motor)の略であるという説がある。 このほか、スターターモーター、あるいは単にスターターともいう。(英語本来の名称としてはこちらの方が一般的である。)
自動車用セルモーターは大きく分けて直結式とトルクリダクション式の二種類に分類できる。
前者はモーターから出力された回転が、そのままピニオンギアに伝達されるタイプのもので、主にオートバイや軽自動車などのクランキングに必要な力の小さい車両や、普通車のマニュアルトランスミッション車などのフライホイールに付加される部品が少なく、リングギアに掛かる荷重が小さい車両に多く用いられる。
後者はモーターから出力された回転が遊星ギアを介して減速され、トルクが増大されてピニオンギアに伝達されるタイプのもので、トラック等の大型車両やディーゼルエンジン車などのクランキングに必要な力の大きい車両や、普通車のオートマチックトランスミッション車などフライホイールに付加されるトルクコンバーター等の部品重量が重く、リングギアに掛かる荷重が大きい車両に多く用いられる。
通常、直結式セルモーターを使用している車体でもチューニングによって圧縮比を高めた場合や排気量アップを行った場合には、クランキングに必要な力が増大する為、同一車種のリダクションセルモーターに交換し、始動性を高める改造が実施される事もある。

エンジンの仕組み レシプロエンジン


エンジンの代表例として、内燃機関の一種である『レシプロエンジン』の仕組みを以下に記す。
ガソリンやアルコール等の揮発性の高い液体をシリンダー内部の燃焼室内に空気と適当な混合比になるように吸入、圧縮、電気火花で着火してエンジン内で爆発を起こさせる。通常、爆発力は着火場所を中心にして放射状に拡散するが、エンジンという機械はその爆発力を効率良く取り出す必要がある。爆発に十分に耐えられる構造のシリンダー内で起きた爆発力は、逃げ道を探して、シリンダー内を行き来するピストンと呼ばれる部品を押す力となる。そこで、放射状に拡散する爆発力が直線(往復)運動に変わる。次にコネクティングロッド(コンロッド)とクランクシャフトが連動して往復運動を回転運動に変え、この連続により、クランク軸から動力を出力する。

操舵装置


操舵の制御は、舵取り機構によって車輪に角度を付ける(推進力抵抗を作る)ことで、推進方向へ進む車体を任意の旋回軌道に振り分ける(抵抗の少ない方向へ導く)装置のことである。向きを変える機構をステアリング(システム)と称し、ステアリングを操作する操作部ハンドルおよびステアリング・ホイールと呼ぶ。ハンドルをひねるとステアリングに連結された円筒ギヤが回転し、ラックと呼ばれる直線状に歯をつけたまっすぐな棒を作動させ、タイロッド呼ばれる棒を伸縮させる。タイロッドは車輪(タイヤ)を取り付けているナックルを押しのけタイヤを操舵させる。
また一般的な例として右カーブでハンドルを右に切ると右タイヤの方が操舵角度が大きくなる傾向がある。これは、カーブ中の左右のタイヤの軌跡が異なる為、車両側でこの差を吸収させスムーズな旋回を行えるように設計された結果である。この事実を知らないドライバーが欠陥車としてクレームを入れたこともある。
操舵輪は前輪が主流であるが、走行安定性の為、後輪も操舵する車両も存在する。反対にキャタピラを持つ車には操舵装置に頼らず旋回するものまである。

点火プラグ(てんかプラグ)


点火プラグ(てんかプラグ)とは、電気的に火花を出す(スパークさせる)ことにより燃料(または燃料を含む混合気)に着火させる役割を担う電気的な装置である。スパークプラグ (Spark plug) の日本語訳。内燃機関(エンジン)のうち、スパーク・イグニッション・エンジン(火花点火機関)と呼ばれるエンジンでは、シリンダーヘッド中に置かれ、電気放電によって点火させることにより、燃焼サイクルのきっかけを作る。点火プラグは、内燃機関以外でも、暖房器具などの燃焼器具類でも、混合気に点火するために使用される。この場合は、イグナイター (igniter)、フレーム・イグナイター (flame igniter) とも呼ばれる。エンジンでは、毎分数百から数千回の点火がおこなわれる一方、暖房装置などでは燃焼開始時の1回のみの動作となる。いずれも「プラグ」と略してよばれることがある。第二次世界大戦以前や戦後まもなくまではSpark plugの日本語直訳である点火栓という呼ばれ方がされていた時期もあった。
点火プラグにはプラグコードと呼ばれる絶縁されたワイヤーによって、外部の点火コイルかマグネトー回路に接続される中心電極があり、点火プラグのシェル側に設けられた接地電極(若しくは側方電極)がアースを形成する事で点火装置として成立している。
内燃機関の内、ディーゼルエンジンはピストンで圧縮され高温高圧となった空気に直接燃料を噴射して燃焼を促す圧縮点火機関に属する為、点火プラグは用いられない。しかし、ディーゼルエンジンの場合でも冷間始動特性を改善する為にグロープラグを用いる事がある。

ハイブリットカー


 日本ではエンジンの回転力で発電機を回して電力源としつつ、運動エネルギーを二次電池に回生し補助動力とするものが主流である。
 インドやフランスではタタ・ワンキャットのような圧縮空気と内燃機関を併用する方式がある。
 フライホイールで運動エネルギーを回生するハイブリッドシステムも存在する。
 ブラジルで普及しているバイオエタノールとガソリンの両方が使えるエンジンを搭載したフレックス燃料車と呼ばれる車がある。このほかLPG自動車・CNG自動車・水素自動車の一部にも、燃料にLPG・CNG・水素とガソリンを切り替え可能なエンジンがある。これらは燃料のハイブリッド利用が可能な内燃機関自動車である。
 自動車が普及を始めた19世紀後半においては、赤旗法による英国の蒸気自動車の開発停滞にもかかわらずガソリン自動車の性能は蒸気自動車や電気自動車に劣っていた。特に、蒸気貯めに圧力を蓄えたり鉛蓄電池に電気を蓄えたりするため始動トルクが大きく、ニードル弁や抵抗器操作で無段階変速が可能な蒸気自動車や電気自動車に比べ、ノッキングなど低速性能が悪くアクセル・クラッチ・減速ギヤないしプーリー切替の同時操作を強いられるガソリン車の操作性は劣悪であり、複雑な精密機械であるトランスミッションの故障も多かったため敬遠された。
 ガソリンエンジン車の唯一の利点である航続距離の長さを生かす手法が、内燃機関→発電器→整流器→蓄電池→電動機の電気駆動方式だった。変速機の代わりに駆動力として蓄電池を使い動力を一方的に電気エネルギーに変換して消費するもので、回生ブレーキのないシリーズハイブリッド方式のハイブリッド電気自動車である。ガソリン原動機を電力源として使う電気駆動方式は「ガス・エレクトリック」と呼ばれる。
 20世紀初頭には車輪の回転駆動に電気を使ったものがあるが、サスペンションの動きに合わせた機械式駆動系が満足に作れなかったためとはいえ不完全ながらも自動車黎明期のハイブリッドカーである。電気による駆動系としてサスペンションの動きに追随し、車軸側と一体となったモーターで車輪を回転させた。エリーカなど現代の電気自動車で見られる車輪一体型モーターの初期の形態である。
 第1次世界大戦を経て等速ジョイントなど機械駆動用の要素技術の発明と工作機械による量産技術の確立により、機械駆動系の信頼性向上とコストダウンが進展し、フォード・モデルTの登場によるガソリン車の急激な普及により、電気自動車は廃れていった。
 20世紀後半の1980年代になると導電性プラスチックポリアセチレンの発見に端を発する高性能なリチウムイオン二次電池や、小型で強力なモーターを可能にするネオジム磁石が相次いで日本で開発され、電気自動車に必要な技術が急速に発展した。その結果、エネルギー回生を含む真のハイブリッドカーが登場し、あらかじめ充電しておくプラグインハイブリッドを経由して内燃機関自動車から電気自動車に向かう技術革新の流れが起きている。
 発電用動力にガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスタービンエンジンを使用するもの(主にシリーズハイブリッド)が実用化されている。
 燃料電池車は回生ブレーキによる電力回収部分も含め全て燃料電池単独で発電した電力をやりくりしているためエネルギー源が燃料電池のみでありハイブリッドカーではないが、燃料電池とハイブリッドシステムを組み合わせることで価格を抑えたハイブリッド燃料電池自動車が開発されている。 [1]。
 ハイブリッド車の併用動力として二次電池以外にキャパシタ(コンデンサ)や圧縮空気、フライホイールなどが試行されているが、エネルギー蓄積量、稼働時間、制御性、コストの面から、二次電池が多く用いられている。二次電池は長時間安定した出力を確保できるが、その分充放電の反応が遅いため、短時間の高出力が求められる重機用として大電流を流す事が可能なキャパシタも利用されている。
 自動車と鉄道の中間形態として架線式電気自動車(無軌条電車、トロリーバス)とハイブリッドバスの利点を合わせた架線式ハイブリッドトロリーバスなどがある。(詳細:トロリーバス参照)

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