死点

死点（してん、dead center）とは、クランク機構で回転力が発生しない地点を示し、最も高い位置を上死点(じょうしてん、top dead center/TDC)、最も低い位置を下死点(かしてん、bottom dead center/BDC)と呼ぶ。

死点という用語は様々なクランクを用いる機器、例えば人力で動く一輪車、自転車、三輪車、蒸気機関を用いる機関車でも、「回転力が発生しない点」を示す意味で用いられる。クランクを持つ機器はこの回転力が発生しなくなる死点に打ち勝つために、フライホイールの慣性力を用いるか、マルチシリンダーエンジンのようにクランクに上下運動を伝える動力を複数設けて各動力の死点の位相を相互にずらす設計を用いて、死点によって回転力が停止する事態が起こらないようにしている。

足踏みミシンや自転車のクランクには、12時方向と6時方向の2カ所の死点が存在する。足踏みミシンの場合は、手でフライホイールを回して死点から動作を始めることができる。自転車の乗り手は両足を用いて交互に12時方向の死点に達したペダルを踏み続けることで、クランクの回転力を維持する必要がある。フリーホイールのない自転車の場合には、自転車に勢いさえ付いていれば乗り手がペダルを踏まなくてもクランクは回転し続けるが、死点で止まった状態からは、正しい回転方向へ力を掛ける必要がある。

内燃機関

レシプロエンジンのシリンダー内（内燃室内）でのピストンの位置を示す技術用語。 ピストンがクランクシャフトの中心から最も遠くなる位置を上死点、最も近くなる位置を下死点と呼ぶ。 内燃機関における上死点は、エンジンの様々なタイミング測定のための重要な基準点となる。

主に点火時期やバルブタイミングなどにこの上死点を0度とした基準を用いて、

• 上死点前(Before Top Dead Center/BTDC)何度、
• 上死点後(After Top Dead Center/ATDC)何度、

といった使われ方によって動作タイミングが指定されている。

なお、下死点を基準とする場合には、

• 下死点前(Before Bottom Dead Center/BBDC)何度、
• 下死点後(After Bottom Dead Center/ABDC)何度、

という表記が行われる。

例えば、点火時期の場合には理想的な燃焼のためには上死点後（ATDC）での点火が望ましい。だが、スパークの発生から混合気への火炎伝播にはわずかにタイムラグが生じる為に、一般的な点火装置では上死点前（BTDC）にてスパークを行うように点火時期が決定されている。

原理的に着火遅れが避けられないディーゼルエンジンも同様に上死点前から燃料噴射を行うと効率が高まるが、一度に全量を噴射すると燃焼室内の温度と圧力の急上昇によって窒素酸化物と騒音の発生も増すため、排出ガス規制や騒音規制の強化に伴って上死点後からの噴射が主流となり、最新のコモンレール方式では上死点を挟んだ多段噴射へと変わっている。

多くの火花点火式エンジンではクランクシャフトプーリーかフライホイールなどに第一気筒の上死点がマーキングされている。これによってバルブのタペット調整（隙間調整）やカムシャフトの組み付けなどの際に、クランクシャフトの位置出しを行うことができる。そして上死点マークの周辺には多くの場合、エンジン設計者が指定した点火時期を示すマークが併記されており、整備士はタイミングライトを用いてこのタイミングマークを照合しながらディストリビューターやカムポジションセンサーを動かして、点火時期の微調整を行うことになる。

マルチシリンダーエンジンの場合には、そのエンジンが持つクランクシャフト角度の設定及びシリンダーの数によって、複数の上死点が存在する場合がある。

• 例えば、V型2気筒エンジンの場合には第一気筒の上死点から180度の位置で第二気筒の上死点が出現することが多い。
• 直列2気筒エンジンで、360度クランクシャフトを持つ場合には第一気筒の上死点が第二気筒の上死点を兼ねている。
• 直列4気筒エンジンの場合には多くは1番と3番および2番と4番の組み合わせで180度おきに2気筒同時に上死点が現れる。
• 直列3気筒エンジンの一部及び、多くの直列6気筒・V型6気筒エンジンは120度おきに1気筒もしくは2気筒ずつ上死点が現れる。
• V型8気筒以上のエンジンの場合には、非常に複雑なサイクルで各気筒の上死点が現れるため、文章のみでタイミングを表すことは難しくなる（クロスプレーンも参照）。

• 4ストロークエンジンの場合には全行程720度の中にシリンダーの数だけ等間隔に角度を分散させて上死点を設けることが多いため、気筒数が多くなるほど複雑なクランク角度とバルブ・点火タイミング設定が要求されることになる。一部のエンジンでは不等間隔で上死点を設定している場合もあり、この場合にはさらに諸設定が複雑になる。

ロータリーエンジンの場合には上死点とは内燃室の容積が最小になるポイントを表し、一つのローターが1回転する間に3回の上死点が発生する。マルチローターエンジンの場合には各ローターの上死点はそれぞれ位相がずらされている。

また、レシプロエンジンにおいては上死点と下死点の間の移動距離はストロークとして表され、この数値にシリンダーの内径(ボア)の数値を掛け合わせる事で、そのシリンダーの排気量を算出する事が出来る。

蒸気機関

レシプロ式の蒸気機関においても、蒸気機関車や蒸気船など往復運動をクランクにより回転運動に変換して利用する場合、上死点と下死点が存在する。フライホイールを利用して滑らかに死点を通過できるようにしているが、死点で止まってしまった場合再起動が不可能になるので、通常は複数の気筒に位相差を設けて回転軸を接続することでこれを避けている。例えば2気筒式の蒸気機関車の場合、左右の気筒で位相が90度ずれており、どちらかの気筒が死点にあるときにもう一方の気筒が最大の力を発揮できる位置にある。3気筒式の場合は120度ずつずれていて、より滑らかに回転できる。

外部リンク

• 『死点』 - コトバンク