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{{出典の明記|date=2020年8月}}

'''4ストローク機関'''（フォーストロークきかん、{{lang-en|Four-stroke cycle engine}}）とは、容積型[[内燃機関]]の1種で、エンジンの動作周期の間に4つの工程を経る、4ストローク/1サイクルエンジンのことである。'''4サイクル機関'''や'''4工程機関'''、略して'''4スト'''とも呼ばれる。

== 概要 ==
[[File:4-Stroke-Engine.gif|154px|thumb|right|4ストローク機関<br />(1) 吸入<br />(2) 圧縮<br />(3) 燃焼・膨張<br />(4) 排気]]

'''4ストローク機関'''は、[[空気]]と[[燃料]]の混合気を燃焼室へ取り込み燃焼して燃焼ガスを排出するまでの一連の動作（サイクル）が、ピストンの上昇と下降が2回ずつの合わせて「4回の工程」で行われる、容積型内燃機関である。1サイクルの間には、ピストンがシリンダー内を2往復して[[クランク]]軸は2回転する。

自動車や[[ディーゼルエンジン]]を動力源とする[[鉄道車両]]や[[通常動力型潜水艦]]などで用られているほか、比較的小型の[[航空機]]でも用いられる。また、定置型の動力源、農林業で用いられる可搬型の作業機械としても広く用いられている。なお、大型[[船舶]]のディーゼルエンジンは[[2ストローク機関|2ストローク]]が多い。

[[ホンダ・カブ]]（スーパーカブ）では4ストロークエンジンが採用され、低燃費（50スーパーカスタムでは180km/L）と高寿命高耐久性<ref>夏目幸明 『ニッポン「もの物語」』 講談社 2009年6月 {{ISBN2|978-4-06-215315-7}} その15 スーパーカブ(p.150)</ref>により、日本国外にも多く知られている<ref>DISCOVERY Chanel 「Legend of motorcycle」</ref>。

== 工程 ==
[[ガソリンエンジン]]として広く普及しているものは[[ドイツ]]の[[ニコラス・オットー]]によって発明された[[オットーサイクル]]で、燃焼のきっかけとして電気火花を利用することから[[火花点火機関]]と呼ばれることもある。[[ロータリーエンジン]]（バンケルエンジン）はピストンを使わないが基本原理は同様で、オットーサイクルの1つとして分類される。1サイクル中の4つ工程は以下の通りである。
# 吸入工程 : ピストンが下がり混合気（燃料を含んだ空気）をシリンダ内に吸い込む工程。
# 圧縮工程 : ピストンが[[上死点]]まで上がり混合気を圧縮する工程。
# 燃焼工程 : [[点火プラグ]]により点火された混合気が燃焼し、燃焼ガスが膨張してピストンが[[下死点]]まで押し下げられる工程。以前は爆発工程と言った。
# 排気工程 : 慣性によりピストンが上がり燃焼ガスをシリンダ外に押し出す工程。

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<gallery caption="ガソリンエンジンのサイクル" widths="200" heights="300" perrow="3">
ファイル:Four stroke cycle start.png|初期状態。ピストンは上死点。
ファイル:Four stroke cycle intake.png|1 - 吸入工程
ファイル:Four stroke cycle compression.png|2 - 圧縮工程
ファイル:Four stroke cycle spark.png|燃料へ点火
ファイル:Four stroke cycle power.png|3 - 燃焼・膨張工程
ファイル:Four stroke cycle exhaust.png|4 - 排気工程
</gallery>
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軽油などの自己着火性の高い燃料を用いるエンジンとして普及しているものは、[[ルドルフ・ディーゼル]]が発明した[[ディーゼルサイクル]]である。ディーゼルサイクルを利用したエンジンは[[ディーゼルエンジン]]と呼ばれる。ディーゼルサイクルは次の4工程で構成される。
# 吸入工程 : ピストンが下がり、空気のみをシリンダ内に吸い込む工程。
# 圧縮工程 : ピストンが[[上死点]]まで上がり空気のみを圧縮する工程。
# 燃焼工程 : 圧縮により高温になった空気に燃料が噴射され、熱により燃料が自己着火して燃焼し、燃焼ガスの膨張力によりピストンを[[下死点]]まで押し下げる工程。
# 排気工程 : 慣性によりピストンが上がり、燃焼ガスをシリンダ外に押し出す工程。

== 工夫 ==
自動車や航空機用のエンジンの多くは[[点火プラグ]]をシリンダーあたり2本持つ。

メカニズムを簡素化するために、[[点火プラグ]]は、掃気の工程であるピストンが上死点に近づく位置でも火花を放出する。

== 2ストローク機関との比較 ==
燃料に同じ[[ガソリン]]を用いる場合について2ストローク機関と比較すると、未燃焼成分である[[炭化水素]]や潤滑油の燃焼に伴う[[粒子状物質]]の排出量が少なく、[[三元触媒]]を用いて[[窒素酸化物]]や[[一酸化炭素]]の排出を抑制しやすい。燃焼効率や熱効率が高く、燃費が良好である。排気の騒音が2ストローク機関より低い。爆発（作用）ストロークが下死点近くまで続いて働き、他の3ストロークをこなすための慣性装置（[[フライホイール]]）の働きも強いので、低速回転の安定性や操作性は2ストローク機関に勝る。

一方で、クランクシャフトの回転に対する燃焼工程の回数が2ストローク機関の半分になるため、同じ排気量で比較すると出力（軸トルク）が低い。吸排気[[バルブ]]とその駆動機構やエンジンオイルの循環機構などのために部品点数が多く、重量や価格の面で不利である。必要な整備間隔は長くなるとしても整備には手間と費用が掛かる。

=== 競技用オートバイにおける4ストロークエンジン ===
1960年代以降、耐久性の問題を克服した2ストロークエンジンが競技用オートバイの世界を席巻したが、1980年代に入ると4ストロークエンジンが復権するようになった。

オフロードでは1980年代に[[ハスクバーナ・モーターサイクル|ハスクバーナ]]がビッグボアの4ストロークエンジンの[[エンデューロ]]マシンを開発。欧州エンデューロ選手権（現在の世界選手権）で開発者でもあるトーマス・グスタフソンがタイトルを獲得する活躍を見せた。ハスクバーナが[[カジバ]]に買収された際、グスタフソンは仲間を連れて退社し、[[フサベル]]を設立した。

1990年代に[[VOR|ヴェルテマティ・レーシング]]が、フサベルのエンデューロ用バイクを[[モトクロッサー]]に改造して[[モトクロス世界選手権]]の500ccクラスで複数回タイトルを獲得。高速域でもトルク特性が安定している4ストロークエンジンの強みが注目されるようになった。また同時期に北米モトクロス（[[AMAモトクロス]]/[[AMAスーパークロス]]）では排ガス規制の関係から4ストロークエンジンが規則で推奨されるようになり、日本メーカーをはじめとする各社が4ストロークエンジンを導入するようになった。4ストロークエンジンの特性はトップレベルのモトクロスの環境に合致し、現在では育成クラスを除くと4ストロークエンジンのみに限られている。

マシンの軽量化が命の[[トライアル]]では2ストローク優位と思われていたが、2005年前後からホンダは傘下のトライアルバイクメーカーである[[モンテッサ]]のシャシーに、4ストロークエンジンを搭載した。トライアルでは当時珍しかった[[燃料噴射装置]]（FI）を採用して、4ストロークの低速トルクの良さを高めつつ、高回転域の伸びも2ストロークエンジンに対抗できるレベルに改良した<ref>[https://honda.racing/ja/trial/post/specials-14wins-part3 Hondaの挑戦が生んだ、トライアル世界チャンピオンの系譜：第3期 「4ストローク、第二世代(水冷/プロリンク)他の追随を許さない、4ストロークの技術革新」]</ref>。これを天才[[トニー・ボウ]]が操って、屋外・屋内双方の世界選手権で17連覇という圧倒的な戦績を治め、全日本選手権でも[[小川友幸]]が11連覇を2023年に達成した。

市販車ロードレースの世界では、北米AMAのフォーミュラ1規定において750ccの2ストロークエンジンが猛威を振るっていたが、タイヤが引き裂かれるほどのハイパワーによる安全の懸念、さらには一社独占状態が続いたこともあり、1985年にそれまで下位クラスであった4ストロークエンジンのスーパーバイククラスが最高峰クラスにとって代わり、欧州の[[スーパーバイク世界選手権]]でも1988年の設立当初から4ストロークエンジンに限定して開催されるようになった。プロトタイプ規定の[[ロードレース世界選手権]]（現[[MotoGP]]）でも市販車の趨勢に合わせて、2000年代からは最高峰クラス（WGP500ccクラス→MotoGPクラス）は4ストロークエンジンのみに限られるようになった。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
{{commonscat|Four-stroke engines}}
* [[ガソリンエンジン]]
* [[ディーゼルエンジン]]
* [[2ストローク機関]]
* [[6ストローク機関]]
* [[ロータリーエンジン]]

{{レシプロエンジンの気筒配置による分類}}
{{自動車部品}}
{{自動車の構成}}
{{オートバイ部品と関連技術}}

{{DEFAULTSORT:4すとろおくきかん}}
[[Category:往復動型内燃機関]]
[[Category:自動車エンジン技術]]
[[Category:ドイツの発明]]