2サイクル機関

2サイクル機関（ツーサイクルきかん、Two-stroke cycle engine）は2ストローク機関、略して2ストともいい、動作周期の間に2つの行程を経るレシプロエンジン（内燃機関）の一種。

4サイクル機関と比べ、エンジンは甲高い音を発する。

概要

現在、多くの四輪車に搭載される一般的な内燃機関は、シリンダーの中をピストンが2往復（工程換算4回(=4stroke)）して1行程(1サイクル)が完結する4ストロークエンジンが主流だが、2ストロークエンジンは1往復（工程換算2回(=2stroke)）で1行程が完結するエンジンである。2サイクル、4サイクルエンジンと呼ばれることが多いが正しくは「2ストローク1サイクル」、及び「4ストローク1サイクル」と呼ぶ。4ストロークエンジンは、シリンダー内をピストンが2往復ごとに1回爆発する。これに対し2ストロークエンジンはピストンが1往復ごとに爆発する。また、車両における内燃機関の類型は一般的なものから、4ストローク（ディーゼルを含む）、ロータリー、2ストロークに大別できる。

2サイクルエンジンの行程は以下の通りである。

上昇行程: ピストンが上昇する間に新気の吸入と混合気の圧縮を行う。
下降行程: 混合気の爆発によりピストンが下降し、その後半で排気を行う。

ここまでの工程でクランクシャフトは１回転する。

2サイクルエンジンの特徴

4サイクルエンジンに比べて運動エネルギーの消費が少ない（ピストン1往復分消費が少ない）。反対に燃焼効率は悪い。
ストールしにくい（圧縮比が低く、爆発間隔も短いため）。
4サイクルエンジンに比べ部品が少なく、低コスト・軽量・高トルクで故障しにくい（カムと動弁機構が不要、構造が単純なため。ディーゼルエンジンや新世代のガソリンエンジンではカムとかさ状排気バルブを持つ）。
ピストンの往復によって吸気する構造のため、吸気したガスの逆流を防ぐための弁（リードバルブ）が設けられている。
クランク室内をガスが通過する構造のため、潤滑油と燃料を混合させ燃焼する（2ストロークエンジンオイルはシリンダー、クランク周りの潤滑、冷却の後、燃焼排出される）。
排気ガスがクリーンでない（完全に燃焼せず、未燃焼ガスの吹き抜けが起こるためCOとHCが多い）。
4サイクルエンジン比で燃費が劣る（未燃焼ガスの吹き抜けが起こるため）。
エンジン音が高く静粛性に乏しい（排気脈動による高周波音）。
排気脈動を利用し、排気ガスの一部をシリンダー内に戻し未燃焼ガスの排出を減らす機構として、排気管にはチャンバーという、一部を膨らませた構造が含まれる。2サイクルエンジンの排気管は、4サイクルエンジンのそれより「エンジンの構成要素」として重要である。

2サイクルエンジンをとりまく近況

1970年代までは軽自動車を中心に2サイクルエンジンが数多く存在したが、排出ガス規制を皮切りに大幅に減少。2006年現在、2サイクルエンジン搭載の国産四輪車は製造されていない。二輪車においては1980年以前には大排気量車にも搭載されていた。2000年ごろまでは主に250ｃｃ以下で採用されていたが、現在では原動機付自転車や競技用車両に残るのみとなった。また、ホンダ、ヤマハでは二輪車と船外機のラインナップ中2サイクルエンジン搭載車を将来的に4サイクルに切り替える過渡期にあり、各メーカーの追随も予想される。

分類

ガソリンを燃料とするもの

ガソリンを燃料とするものは、小出力の小型機器に用いられる。

構造が簡単で軽量なわりに大きな出力が得られるが、掃気効率が悪く排気ガスに含まれる生ガスが多く、エンジンオイルと燃料を一緒に燃焼させることから、排気ガスに混ざるオイルの量も4サイクル機関に比べて多くなりがちである。

1980年代中頃までスズキの軽自動車（ジムニー、セルボ、キャリィなど）には、2サイクルエンジンも用いられていた。
その特性から二輪車に多用されていたが、2000年施行の排気ガス規制により二輪車も4ストロークに移行しており、一部の原動機付自転車や汎用エンジンでしか見られなくなりつつある。
モーターショーにおいて、BMWやトヨタは何度か2サイクルエンジンを搭載した自動車（ときにはエンジンのみを）を参考出品車として公開している。

これら新世代の2サイクルエンジンは、潤滑は4サイクルと同様で潤滑油を燃焼させることはなく、省燃費でクリーン、しかもパワフルなエンジンを目指している。

ガソリンを燃料とするものの潤滑

ガソリンに一定比率（1:25～1:50ほど）で2サイクル用の潤滑油を混合し、潤滑させた後に燃焼させる。
あらかじめ容器でガソリンと潤滑油を混合して用いる方式を混合給油、潤滑油を燃料とは別のタンクに貯蔵し、オイルポンプを通じてガソリンと混合させる方式を分離給油という。

以前は全ての2サイクルエンジンが混合給油であったが、回転数や負荷の変化に細かく対応できないため、かじりや焼きつき、プラグかぶりなどが避けられず、現在では構造が簡単なチェーンソーなどの汎用エンジンに残る以外、オートバイ、自動車、船外機などは分離給油となっている（ホームセンターなどでは、チェーンソー、刈払機用に、あらかじめ潤滑油が混合された缶入りガソリンが売られている）。

排気中に燃え残りの潤滑油分が多く、排気ポートやマフラー周辺が汚れるほか、排気ガスもクリーンなものにはなりにくい。このため、ジェットスキーや船外機などの水中排気の小型船舶に用いるエンジンオイルには、生分解性に優れた植物エステル系オイルが用いられている。
1980年代にはスクーター向けにイチゴやキンモクセイの香りがするエンジンオイルが市販されていたが、2006年現在でも出光興産からオレンジの香りがする「ゼプロオレンジ2」が発売されている。
ヤマハ発動機の純正2サイクルエンジンオイルが黒く濁っているのは、モリブデンを潤滑剤として配合しているためである。

軽油を燃料とするもの

ディーゼルエンジンでは中型から大型の機関が自動車、軍用車両、鉄道車両、建設機械、航空機、船舶に用いられた。

1920年代終盤からドイツでは2ストロークのディーゼルエンジンが隆盛を誇り、クルップ、ユンカースなどにより、上部のピストンとクランクシャフトをサイドロッドと呼ばれるコネクティングロッド（コンロッド）でつなぐ上下対向式（ダブルアクチング／ダブルアクティング）をはじめとする画期的なエンジンが次々に誕生、航空機に搭載されたものは1,500ps（1103.2kw）/3,000rpmにも達した。
通常クランク型においても、同出力の4ストロークに比べ気筒数が少なくコンパクトなことから、1940年代に入りアメリカではアングルドライブと共にリアエンジンバス誕生の要となり、爆発的に普及した。

日本では1936年に鐘淵デイゼルがクルップとユンカースの特許を取得して上下対向式エンジンの生産を開始。クルップ・ユンカース式ディーゼルということでKD型と名づけられた。
戦後、社名が民生ジーゼルとなってからは、GMのシティートランジットにならった、スーパーチャージャーと頭上弁（2バルブ、後4バルブ）の組み合わせによる、ユニフロー・スカベンジング・ディーゼルエンジン (Uniflow Scavenging Diesel Engine) の頭文字をとったUD型を1955年に発表。直列型は、3・4・5・6気筒の、V型は8・12気筒のモジュラー設計であった。国状を反映し、戦前はドイツ、戦後はアメリカの影響を強く受けていたことは興味深い。
4ストロークのPD型発売後も1974年まで同社のトラック・バスにはUD型エンジンが搭載されていた。UD型エンジンは日産ディーゼル車のUDマークの由来となっており、全てのエンジンが4ストロークとなった今でも愛着を込めて用いられているほどで、日本での2ストロークディーゼルの代名詞となっている。

数としては少ないが船舶や陸上自衛隊の90式戦車のエンジンに採用されている。
将来のエンジンとして、ダイハツは、東京モーターショー（1999年、2003年）に2ストロークユニフローディーゼルエンジンを出品した。2003年発表の軽自動車用エンジンは、排気ガスの新長期規制をクリアした上で超低燃費であると伝えられており、近い将来の商品化が見込まれている。（2004年現在）

重油を燃料とするもの

重油を燃料とするものは、効率がよく燃料費が安いため、毎分60～150回転の低速の大型機器に用いられている。

シリンダーライナー下部の掃気ポートから給気し、燃焼室上部の排気弁から排気するユニフロー方式である。
ターボチャージャーとインタークーラーが装備されているのが一般的である。
圧縮空気始動のものがほとんどである。
排気ガスボイラーを装備したものも多い。
大型貨物船のほか、内燃力発電の機関としても利用されている。

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