スワールとタンブル
シリンダー内に吸気された空気、もしくは吸気マニホールド内を通過する空気に、燃料が霧状に噴射される事で混合気は生成されます。
この時、混合気は厳密にいうと濃度が均一ではありません。また、このような不均一な濃度の混合気では、効率の良い燃焼が出来ません。
効率的な燃焼をさせる為には、混合気をシリンダー内で撹拌して、均一な状態にしてやる必要があります。
この撹拌する際の混合気の「渦」を、2つに大別して「スワール」と「タンブル」といいます。
渦の流れが縦軸を中心に水平に回るものを「スワール」といい、横軸を中心にして縦方向に回るものを「タンブル」といいます。
分かりやすく例えるなら、フィギュアスケーターがスピンしている方向が「スワール」で、鉄棒競技で鉄棒の周りを、選手が回転している方向が「タンブル」という訳です。
混合気を撹拌する仕組み
このスワールやタンブルを使うと、混合気の均一な撹拌がわりと簡単に行えるようになります。
そのため、吸気ポートの形状を工夫したり、吸気バルブを開けるタイミングを調整することで、意図的にスワールやタンブルが起きるようにエンジンは設計されています。
具体的に説明すると、吸気ポートの形状をスワールが起きやすいように曲げて、シリンダー内に流れる混合気の方向をコントロールしたり、またタンブルにおいては、吸気ポートを垂直方向から真下へ混合気が流入してくるようなレイアウトにして、縦回転の流れをつくるような工夫がしてあります。
その他には、4バルブエンジンにおいて吸気側2バルブの内、1バルブを休止させることで、縦回転のタンブルが起こりやすく設計される場合もあります。
スキッシュとは
混合気の渦の流れとは違いますが、ピストンの圧縮により、ある方向に押し出されようとする混合気の流れの事を「スキッシュ」といいます。
このスキッシュも、混合気を効率良く燃焼してやる為には、無視できない重要な要素です。
具体的には、ピストンヘッドのフチを一段低く斜めに削ってやる事で、混合気がこのふちにぶつかるようになり、その結果、混合気は今まで以上に流速を強める事になります。
流速の強くなった混合気は、燃焼室内でより効率よく燃焼するようになるというわけです。
また、この混合気の流速を早める為に、シリンダーヘッドに設けられたエリアを「スキッシュエリア」と呼びます。
