シリンダー
シリンダーとは、熱機関の一種であるレシプロエンジンにおけるピストンを収容する金属製の筒である。注射器、管楽器にも同様の部品がある。以下レシプロエンジンのシリンダーについて述べる。
概要
初期のエンジンにおけるシリンダーはエンジンにおいて最大の部品だった。ピストンがもたらす摩擦如何に軽減するかについて様々な実験が行われた。蒸気エンジンでは発生する水分が減摩材として作用する為、潤滑機構は無いか、あっても簡単なものであった。
外燃機関のシリンダーは、対称的な構造をもつ。作動流体の熱エネルギーを膨張によって運動エネルギーに変換にピストンに伝達する。シリンダー内側は滑らかな場合が多く、ピストンにはガスケットが取り付けられ二つの部屋を密閉分離している。ピストンの運動は直線の往復運動の形で取り出さ、外部のクランクによって回転エネルギーに変換している。シリンダーは付属するスライドバルブによって吸気排気が切り替えられ、一往復で2回運動エネルギーを取り出すことができる。主に蒸気機関に用いられた。スターリングエンジンのようにシリンダーが熱交換器として作用するものもある
内燃機関のシリンダーはの外燃機関の機能を踏襲しており、基本的な構造や役目は外燃機関と似ているが、複雑になった。一端はピストン・シリンダーヘッドと共に燃焼室を形成し、その密閉された容積により内燃機関の基本である燃料・混合気の圧縮と燃焼後生じたガスの膨張を行い、ホーニング加工された内壁でピストンを支え燃焼ガスの持つエネルギーを運動エネルギーとして伝達し、反対側ではピストンの運動をコンロッド・クランクシャフトにより取り出す開口部となり、水冷エンジンにおいては外壁または二重構造による中空部でウオータージャケットを形成して冷却を行う。2サイクルエンジンではシリンダーに開けられたインテークポートとエキゾーストポートにより掃気が行われる。
ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのシリンダーはかつては単体の部品で、鋳鉄製の筒が一般的であった。シリンダーライナーと呼ばれシリンダーブロック(シリンダージャケット)に挿入もしく/鋳造時に鋳込んで用いる。現在ではシリンダーをシリンダーブロックと共に一体鋳造としたライナーレス方式が浸透しつつある。シリンダーライナーに相当する部分は、放熱性に優れる、ピストンリングと親和性の高い金属と添加物(多くの場合セラミックス粒子)のメッキである。ピストンもシリンダーも同じアルミニウムで作る事ができるため、熱膨張してもクリアランスが保たれエンジン出力の向上に寄与する。メッキ部分の耐久性は鋳鉄以上であり、表面にほどこされたホーニング加工をエンジン寿命の終期まで保ち続ける。
部品点数の削減と剛性の向上を図るため、クランクアッパーケースとシリンダーブロックを一体鋳造したエンジンもあり、3ピースエンジン等と呼ばれる。
船舶用エンジンはシリンダー・ピストンが巨大であり、大量の空気を充填し、きわめて長くて太いシリンダーで効率的に燃料か大きな出力を獲得できるよう工夫してある。