空冷式エンジン
かつての自動二輪車や小さなエンジンを搭載した自動車では、空冷式エンジンが一般的でした。
空冷式エンジンとは、エンジンのシリンダーブロックなどに「空冷フィン」と呼ばれる、金属製で細い板状のフィンを何層にも重ねて設置し、エンジンシリンダー内に貯まった熱を、このフィンによって大気中に放熱して冷却するシステムです。
その内、車や自動二輪車が前進することで、自然にエンジンに風を受けて冷却するシステムを「自然空冷式エンジン」といいます。
また、エンジンの動力を用いた空冷ファンによって、強制的に空気をエンジンに送って冷却するシステムを「強制空冷式エンジン」といいます。
強制空冷式エンジンの仕組みは、エンジンのシリンダーブロック周りを、「ファンシュラウド」と呼ばれる覆いで包み、このファンシュラウドとシリンダーブロックの間に、冷却ファンによって強制的に風を送りこむというものです。また逆に、排気ファンによって貯まった熱を、強制的に吸い出すという仕組みもあります。
この強制空冷式エンジンは、エンジンの使用環境によって自然空冷が不可能な、設置式の発電機や農業用の発動機などで用いられています。
水冷式エンジン
その後、エンジンはより効率の良い燃焼が求められるようになり、エンジンの温度管理もより緻密な制御が必要とされるようになります。
そのせいで、温度管理の難しい空冷式は徐々に廃れて行き、代わってより温度管理のしやすい「水冷式エンジン」が普及していきます。
水冷式エンジンの仕組みを簡単に説明すると、シリンダーブロックやシリンダーヘッドの周りに、ウォータージャケットと呼ばれる細い水路が通っており、その中を不凍液が循環する事でエンジンの熱を調節しています。
エンジンの熱を吸収した不凍液は、ラジエターまで運ばれます。ラジエターとは、細かいフィンと細かい水路によって構成されたパーツです。
このラジエターに空気があたることで、中の不凍液の熱を冷ますという仕組みです。その後、冷まされた不凍液は再びウォータージャケットまで送られ、エンジンを冷ますという事を繰り返します。
三元触媒の温度管理
エンジンの排気ガスを浄化するフィルターともいえる、「三元触媒」でも温度管理は重要です。
エンジン始動時は、触媒の温度も低く、十分な浄化機能を発揮できないからです。
このため、三元触媒をエンジンの近くに設置するなどして、早めに適正な温度になるよう工夫が施されています。
また、逆に三元触媒は高温になるような環境でも、破損してしまうという欠点がありました。
しかし近年では材質を構造を改良する事により、高い温度でも機能させられる高性能な三元触媒が作られるようになり、この問題も解決しています。
