4ストローク機関
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ひと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。
ガソリンエンジンのサイクル
初期状態。ピストンは上死点。
1 - 吸入工程
2 - 圧縮工程
燃料へ点火
3 - 燃焼・膨張工程
4 - 排気工程
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。
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、00年代半ば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。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連覇を達成している(2023年時点)。
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、00年代から最高峰クラス(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。