単気筒チェーンソー: エンジンの設計、性能、購入基準

すべてのチェーンソーの核となる単気筒エンジン

最軽量の家庭用トリムソーから最も重いプロ用伐採ユニットに至るまで、市場にあるすべてのガソリン駆動チェーンソーは、単気筒 2 ストローク エンジンを中心に構築されています。これは妥協やコスト削減策ではありません。単気筒 2 ストローク構成は、手持ち式切削工具に特化した 70 年以上にわたるエンジニアリングの改良の結果であり、現在、この組み合わせに適合する動力源が他にないため、依然として主要なアーキテクチャであり続けています。 パワーウェイトレシオ、継続的な負荷の下での信頼性、およびあらゆる角度で動作する能力 潤滑不良がないこと。

2 ストローク単気筒エンジンは、クランクシャフトの 1 回転ごとに 1 回の動力行程を完了します。カムシャフト、バルブトレイン、または個別の潤滑回路がないため、このエンジンは同等の排気量の 4 ストローク ユニットよりも可動部品が少なく、それが直接的に軽量化と現場でのメンテナンスの簡素化につながります。トレードオフは燃料効率です。2 ストローク エンジンは出力単位あたりにより多くの燃料を消費し、メーカーの仕様に応じて通常 40:1 ～ 50:1 の比率で燃料にオイルを混合する必要があります。チェーンソー用途では、切断中にエンジンが長時間フルスロットルで動作し、切断と切断の間にアイドリングするため、この特性はユーザーによく理解され、受け入れられています。

単気筒エンジンの設計パラメータ (排気量、ボアとストローク、出力、アイドル/動作 RPM 範囲) を理解することは、不必要に重かったり出力が不足したりすることなく、意図した作業負荷に適合するチェーンソーを選択するための出発点となります。

避難クラスとその実際の意味

チェーンソーの排気量 (立方センチメートル (cc) または立方インチ (ci) で測定) は、エンジンの出力クラスと対象用途を示す最も信頼できる唯一の指標です。市場は、継続使用時の切断能力、重量、耐久性の実際の違いに対応する、広義の変位カテゴリに分類されます。

36 ～ 50 cc の範囲は世界の販売台数で最大のシェアを占めており、ほとんどの消費者が初めて専用の伐採チェーンソーを目にするのはこの範囲です。このクラスのエンジンは通常、9,000 ～ 13,000 RPM の動作速度で 1.8 ～ 2.3 kW を生成し、35 ～ 45 cm のガイド バーに適合します。エンジンに持続的な過負荷をかけることなく、針葉樹種では木口の直径が 35 ～ 40 cm まで、広葉樹ではそれよりもやや小さな直径の木を伐採することができます。

商業的な木材の収穫に従事するプロの林業経営者は通常、 50～70ccエンジン 主要な伐採鋸として使用されます。このクラスは、パワー出力と一日中持ち運べる重量の最適なバランスを提供します。バーなしで重量 5.5 kg の 60 cc のこぎりは、扱いやすい疲労を感じながらフルシフトで操作でき、そのトルク曲線は、小型のエンジンでは失速してしまう広葉樹の切断でもチェーン速度を維持します。

エンジンの構造: ボア、ストローク、ポーティング、および RPM 範囲

特定の排気量クラス内で、ボア直径とストローク長の関係によってエンジンの出力特性が決まります。 ショートストローク・大ボアエンジン より自由に回転し、より高いピーク RPM を達成し、高速サージとしてパワーを供給します。これは、切断中のチェーン速度が最重要視される競技用切断やプロの伐採で好まれる特性です。 ロングストロークエンジン 同じ排気量の場合、より低い回転数でより多くのトルクが発生します。これは、バーが大径の広葉樹の丸太に深く埋め込まれ、チェーン速度が低下した場合に、より良い牽引力につながります。

トランスファーポートのレイアウト（吸気段階で燃料と空気の混合物がクランクケースから燃焼室に移動する通路）は、エントリーレベルとプロフェッショナルグレードの主な性能差別化要因の 1 つです。 単気筒チェーンソー エンジン。現代のプロ仕様のエンジンが使用 5 ポートまたはユニポート転送設計 これにより掃気効率が向上し、燃焼前に排気ポートから失われる新鮮なチャージの割合が減少します。これにより、低コストの鋸で使用されるシンプルな 3 ポート設計と比較して、比出力が直接向上し、燃料消費量が削減されます。

チェーンソーの単気筒エンジンのアイドル速度は、通常 2,500 ～ 3,000 RPM の間に設定されます。これは、エンジンを確実に作動させ続けるのに十分な速度ですが、約 3,500 ～ 4,000 RPM のクラッチ接続速度よりも低く、アイドル時にチェーンが静止した状態に保たれるようにするためです。ほとんどの量産エンジンでは、無負荷最大速度は 12,500 ～ 14,500 RPM の間で制御され、チェーンがカットから出る際の過回転によるピストンとクランクシャフトの損傷を防ぎます。 切断中に負荷がかかると、動作速度は通常 8,000 ～ 11,000 RPM に低下します。 、エンジンが最大トルクを発生する範囲。

点火、キャブレーション、始動システム

単気筒チェーンソー エンジンの点火システムは、外部バッテリーやオルタネーターを持たないコンデンサー放電点火 (CDI) ユニットです。フライホイールの永久磁石が回転ごとにステーター コイルを通過し、上死点前の正確なタイミングで点火プラグに点火する電荷を生成します。 CDI システムは、通常のサービスではメンテナンス不要です。現場で最も一般的な点火関連の故障は、点火モジュール自体の故障ではなく、不正確な燃料とオイルの混合または過剰なアイドリングによって引き起こされる点火プラグの汚れです。

単気筒チェーンソー エンジンのキャブレターは、ダイヤフラム キャブレターによって処理されます。このキャブレターは、燃料を計量するためにフロート ボウルではなく柔軟なダイヤフラムを使用するため、倒立を含むあらゆる動作角度で正しく機能する設計です。キャブレターには、低速 (L)、高速 (H)、アイドル (T) の 3 つの調整ネジがあります。大手メーカーのプロ仕様の鋸は現在使用されています。 固定式または調整制限付きの高速ニードルを備えたキャブレター これは工場でプリセットされており、エンジンが損傷するまでリーンアウトすることはできず、ユーザーの過度のリーンニングによって引き起こされる排出ガス規制や保証請求への対応となります。

始動システムは、基本的なリコイルプルスタートから、圧縮リリースバルブ、プライマーバルブ、自動減圧機構を組み込んだシステムまで多岐にわたります。 50 cc を超えるエンジンでは、圧縮圧力が十分に高く、冷間始動が物理的に困難になるため、 自動減圧弁 始動時の圧縮ストロークでのブリード圧力は、プロ仕様モデルには標準装備されています。これにより、エンジンをクランキングするのに必要な牽引力が約 40% 軽減され、バックキックによる怪我の危険がなく確実な始動が可能になります。

単気筒エンジン出力とのチェーンおよびバーの互換性

安全で効率的な切断を実現するには、単気筒チェーンソーに取り付けられるチェーンとバーの組み合わせをエンジンの出力に合わせる必要があります。過大なバーを使用して過小なエンジンを稼働させると、エンジンに継続的な過負荷がかかり、ピストンの摩耗とクラッチドラムの損傷が加速します。逆に、エンジンの定格容量よりも短いバーを取り付けると、使用可能なパワーがテーブル上に残り、切断効率が最適な範囲を超えてチェーン速度が増加します。

チェーン ピッチ (連続する 3 つのリベット間の距離の半分として測定されるドライブ リンク間の距離) は、チェーンとエンジンのクラッチ ドラム上のスプロケットの間の主な互換性仕様です。単気筒チェーンソー用途で最も一般的な 3 つのピッチは次のとおりです。

• 1/4インチピッチ — 25 ～ 35 cc クラスの軽量剪定およびアーボリストのトップハンドルソーに使用されます。ピッチが細かいため、エンジントルクが低くてもチェーン速度が速くなります
• 3/8 インチピッチ (ロープロファイル) — 36 ～ 55 cc の範囲の民生用鋸で最も一般的なピッチ。攻撃性のカットと、負荷がかかった状態でチェーンを駆動するために必要なトルクとの間の妥協点
• 3/8 インチフルピッチおよび 0.404 インチ — 55 ccを超えるプロ仕様の伐採鋸で使用されます。ピッチが大きいほど、より多くのエンジントルクが必要になりますが、大径木材のチェーン 1 回転あたりの材料除去が速くなります。

ドライブ リンク ゲージ (バーの溝に適合するドライブ リンクの厚さ) は、バーの溝の幅と正確に一致する必要があります。ゲージが一致しないと、チェーンが溝内で緩んだり、横方向の荷重が加わって固着したりして、バーレールの摩耗が加速し、チェーン脱線の危険性が高まります。 3 つの標準ゲージは 0.043 インチ、0.050 インチ、0.058 インチです。 、中排気量のプロフェッショナル カテゴリでは 0.050 インチが最も普及しています。

単気筒チェーンソー設計に特有の安全機能

単気筒チェーンソー エンジンはオペレーターのすぐ近くで高い出力重量比で動作するため、統合安全システムはオプション仕様ではなく必須仕様となっています。規制市場で販売されている現在のすべての量産チェーンソーに搭載されている主な安全機構は次のとおりです。

• チェーンブレーキ: 作動後 0.12 秒以内にチェーンを停止する機械式ブレーキまたは慣性作動式ブレーキ。この応答時間は、EU で販売されるチェーンソーに対して EN ISO 11681-1 によって義務付けられています。キックバック イベント中にオペレーターの左手がフロント ハンド ガードに接触することによって、または慣性センサーがキックバック回転の角加速度を検出することによって作動します。
• スロットルインターロック: エンジンがアイドル状態を超えて加速する前に、スロットル トリガーとリア ハンドガード トリガーを同時に押す必要がある 2 段階トリガー メカニズムにより、リア ハンドルが間違って握られた場合に意図しないスロットルの適用を防止します。
• 防振システム: エンジン/パワーヘッドユニットとハンドルアセンブリの間にゴムまたはスプリングで減衰したマウントを取り付け、オペレーターの手と腕に伝わる振動を低減し、EU 機械指令の振動暴露制限に準拠します。適切に設計されたプロ仕様の鋸では、 ハンドルの振動レベルは 4 ～ 6 m/s² 未満に抑えられます 切断中のフロントハンドルで
• チェーンキャッチャー： 破損または脱線したチェーンがオペレーターの右手に届く前に遮断する、バー取り付けポイントの下にある金属またはポリマーのガード
• 停止スイッチ: 明確にマークされたシングルアクションのエンジンキルスイッチは、手の位置を変更せずにアクセス可能で、すべての準拠設計でリリース時にデフォルトでオフの位置に設定する必要があります

キックバック (切断中にチップが材料に接触したときに発生するバーの急速な上方回転) は、チェーンソーによる重大な怪我の主な原因です。キックバックを軽減したチェーン設計は現在、民生用鋸での使用の標準となっています チップのかみ合い角度を制限する深さゲージのプロファイルとカッターの形状 、フルチゼルプロフェッショナルチェーンと比較してキックバックエネルギーを 40 ～ 60% 削減し、適度なコストで積極的な切断性能を実現します。

メンテナンス間隔と長期にわたるエンジンのケア

単気筒チェーンソー エンジンの耐用年数は、主に 3 つのメンテナンス方法、つまり正しい燃料混合物の準備、エア フィルターの清浄度、およびバー/チェーンの潤滑によって決まります。これらのいずれかを無視すると、エンジンとドライブトレインの寿命が大幅に短くなります。

混合燃料 船舶用または水冷式ではなく、空冷エンジン用に定格された 2 ストローク オイルを使用して準備する必要があります。ほとんどのメーカーは、全合成または半合成 2 ストローク オイルを推奨オイルと 50:1 で指定しています。一部の古いエンジン設計では 40:1 が指定されています。ガソリンは保管中に酸化して相分離し、キャブレター内にゴム状の堆積物が残り、ニードルとジェットの通路を制限するため、燃料は混合後 30 日以内に使用する必要があります。混合時に燃料安定剤を添加すると、使用可能期間が 90 日間延長され、季節限定のユーザーに推奨されます。

チェーンソーの単気筒エンジンのエア フィルターは、非常に粉塵の多い環境で動作します。切断後数分以内に木くず、樹皮の粉、おがくずがフィルター エレメントに蓄積します。 部分的に詰まったエアフィルターは燃料混合物を薄める 一定の燃料供給量に対して空気流量を減らし、燃焼温度を上昇させ、ピストンの摩耗を加速させることによって。フィルターは、通常の状態では 5 ～ 10 時間ごとに点検し、掃除する必要があります。ほこりの多い広葉樹の切断では毎日行ってください。現在のほとんどのモデルはフォームまたはフェルト要素を使用しており、圧縮空気で洗浄するか、温水ですすぎ、再取り付けする前に乾燥させることができます。

バーとチェーンの潤滑は、クランクシャフトから駆動される自動オイル ポンプによって処理され、動作中にガイド バーの溝にバー オイルが継続的に計量されます。適切なバーオイル粘度 (通常、夏条件では ISO VG 68 ～ 100、寒冷気候では軽くなります) が重要です。軽すぎると、作動速度でオイルがバーから飛び散ります。粘度が高すぎると、オイルが先端スプロケットに到達しません。給油を停止するたびにバーのオイルレベルをチェックすることと、バー取り付けエリアのオイル出口ポートにおがくずがないことを確認することは、最も見落とされがちなメンテナンス手順であり、バーとチェーンの早期摩耗につながります。