バイクの水冷エンジンやラジエーターの仕組みをわかりやすく解説!

バイクの水冷エンジンやラジエーターの仕組みをわかりやすく解説!お役立ち情報

バイクはガソリンを燃焼して走るので、走行中はどんどんエンジンが熱くなって行きます。

そのため、オーバーヒートを起こさないように、エンジンを冷やしてあげる必要があると言うわけですね。

このエンジンを冷やす方式には「空冷」「水冷」「油冷」という3種類があります。

ただ、最近のバイクの多くは「水冷エンジン」と言っても良いでしょう。

この「水冷エンジン」ですが、実際にどのような仕組みになっているのでしょうか。

また、ラジエータークーラントなどの用語も、イマイチ良く分からない・・・そんな人も居ると思います。

そのため、ここでは

  • バイクの水冷エンジンの仕組み
  • ラジエーターの仕組み
  • クーラントや、サーモスタッド、ウォーターポンプの役割

など、バイクの水冷エンジンの仕組みについて、できるだけわかりやすく解説しています。

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バイクの水冷エンジンとは

水冷エンジンとは「水や冷却液をつかって冷却を行う」エンジンのこと。これはバイクでも車でも一緒です。

バイクで言えば、最近の多くのバイクは水冷エンジンと言っても良いでしょう。

熱くなったエンジンを冷やすために、冷却水がエンジンを循環していると言うことですね。

冷却水はただの水ではなく、LLC(ロングライフクーラント)と言うエチレングリコールが主成分の液体が使われます。

クーラント液とも呼ばれますね。

水冷エンジンの他には、空冷エンジン、油冷エンジンがあります。

空冷エンジンは走行中の風(走行風)でエンジンを冷やす方式。

以前は空冷式のバイクもたくさんありましたが、最近はほとんど生産終了になっています。ヤマハのSRは今でも空冷で販売されていますね。

また、油冷エンジンは「油(エンジンオイル)」を用いたエンジンの冷却方式。

最近、スズキのジクサー250が油冷エンジン採用と言うことで話題になりましたね。

バイクの水冷エンジンの仕組み

バイクの水冷エンジンの仕組み

では、冷却水を使用してエンジンを冷やす「水冷エンジン」はどのような仕組みになっているのでしょう。

一般的な水冷エンジンのバイクには、

  • ラジエーター
  • 冷却ファン
  • サーモスタッド
  • ウォーターポンプ
  • リザーブタンク

などの部品が備わっています。

全て、エンジンを冷却するために必要な部品ですが、それぞれの役割と一緒に、具体的な仕組みを解説していきましょう。

まず、エンジンが暖まるまでは、冷却水はエンジン内部のみで循環しています。

バイクの水冷エンジンの仕組み ①

走り始めたばかりや、暖気している間など、まだエンジンが冷えている時には、逆にエンジンを暖めなくてはなりません。

そのため、冷却水を流さないで、エンジン内部だけの循環に留めていると言うことですね。

これをコントロールしてるのが「サーモスタッド」。

つまり、サーモスタッドは、冷却水の温度を見ながら、ラジエーターに送る水量を調整していると言うわけです。

また、冷却水を循環させるポンプの役割を担っているのが、ウォーターポンプと言う部品です。

関連記事バイクに暖気運転は必要?正しい方法とやってはいけない方法とは?

冷却水の熱を放熱するラジエーター

エンジンが暖まってきて、冷却水が熱くなってくると、サーモスタッドが弁を開きます。

サーモスタッドが弁を開けることで、「ラジエーター」に熱くなった冷却水が送り込まれるようになるということですね。

ラジエーターでは熱くなった冷却水の放熱を行い、放熱した冷却水は、再びエンジン内部に戻ると言うことですね。

冷却水の熱を放熱するラジエーター

つまり、冷却水がエンジンで熱を吸って、ラジエーターで放熱しながら、常にぐるぐると循環していると言うことですね。

ラジエーターの仕組み

前述の通り、ラジエーターは熱くなった冷却水の放熱をする装置です。

水冷エンジンのバイクは、前面に網状(波状)のパーツが付いているのを、一度は見たことがあるのではないでしょうか。

この四角形の網状(波状)の部分をラジエーター・コアと言います。

ラジエーターコアは、冷却水が流れる多数の「チューブ」と、放熱用の「フィン」で構成されています。

ラジエーターに送り込まれた冷却水は、ラジエーターコア内のチューブを流れる際に、放熱をして、再びエンジン内に戻るということですね。

出典:株式会社RAD

バイクの場合、フィンは熱伝導性が高いアルミでできている事がほとんど。

少しでも放熱面積が多くなるように、何層にも折り畳んだような波状になっていると言うわけですね。

また、ラジエーターに送り込まれた冷却水が、多数のチューブに分散されるのも、冷却効率を良くするためです。

ちなみに、ラジエーターがバイクの前面に付いているのは、走行中の風を多く取り込めるようにするため。

そのためラジエーターが汚れなどで目詰まりしていると、放熱機能が十分に発揮できないこともあります。

ラジエーターキャップとリザーブタンクの役割

通常、水は100℃で沸騰しますが、加圧状態(圧力をかける)にする事で、沸点が高くなる性質があります。

つまり、100℃以上になっても沸騰しないと言うことですね。

(ちなみに、富士山の山頂は逆に空気が薄く、沸点が87℃くらいだそうです)

そこで、ラジエーターキャップが冷却経路を密閉し、温度が上がると加圧状態になるようにしています。

熱は温度差があるほど早く移動するので、冷却水の温度が高くなるほど冷却効果が高まるということですね。

ただ、あまりにも圧力が高くなってしまうと、破損の恐れもあります。

そのため、圧力が一定以上になると、ラジエーターキャップにある「圧力弁」が開き、リザーブタンクに冷却水を逃がすのです。

その後、温度が下がって圧力も下がると、冷却水が戻されると言うわけですね。

ラジエーターキャップとリザーブタンクの役割

つまり、ラジエーターキャップには

  • 冷却経路の密閉
  • 圧力のコントロール

をしていると言うことです。

また、冷却水のリザーブタンクは、

  • 圧力が上がった時の冷却水の逃げ場になる
  • 圧力が下がった時に冷却水を補充する

という役目になっている訳ですね。

冷却ファン(ラジエーターファン)の役割

ラジエーターには、裏側に扇風機のようなファンが付いています。

これを冷却ファン(ラジエーターファン)と呼び、水冷エンジンの冷却装置のひとつです。

冷却ファンは、クーラント(冷却水)の温度が一定以上になると起動し、強制的に風を送りこんで冷やす役割を持っています。

例えば、信号待ちや渋滞時など、充分に走行風をラジエーターに送り込めないようなケース。

このような時に、冷却ファンが回り、ラジエーターコアを流れる冷却水を冷やしてくれるのです。

まとめ

  • 冷却水(クーラント)をエンジンに循環させる方式が水冷エンジン
  • サーモスタッドが冷却水の温度を判断しクーラントの循環をコントロールしている
  • 熱くなった冷却水の放熱装置がラジエーター
  • ラジエーターキャップとリザーブタンクで、圧力を調整している

エンジンの冷却は、オーバーヒートにならない為にも非常に重要とも言えます。

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そのため、水冷エンジンのバイクの場合は、ラジエーターの目詰まり(掃除)や冷却水の劣化などもたまにはチェックするようにしましょう。

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また、冷却水(クーラント)だけでなく、エンジンオイルもエンジンの冷却には重要な役割を担っています。

エンジンオイルの定期的な交換も忘れずに行うようにしましょう。

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※本記事は2019年11月に記載しています。ご活用の際は、有用性を確認くださいますようお願い致します。

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