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※以下の文章には自動車に関する専門的な用語が含まれていますので、興味のない方は読まないほうがいいと思います。9割以上の方は興味ないですよね!
ーーーーーー以下、考察ーーーーーーー 一般的に、エンジンというものは、 「吸気→圧縮→膨張(燃焼)→排気」 というサイクルを繰り返しています。 原動機、つまりエンジンというものは、膨張(燃焼)際に発生する熱エネルギーを 機械的運動に変換して機能しています。 自動車の場合ですと、シリンダーブロック(以下、C/B)内にある燃焼室で、混合気(空気と燃料) が点火装置(スパークプラグ)によって点火され、爆発、つまり膨張します。 膨張した際にC/B内のシリンダー部にあるピストンから、ピストンに連結されているコネクティングロッド(通称コンロッド)を介し、クランクシャフトにエネルギーが伝えられる、というのがエンジンの基本サイクルとなります。 今回はその中でも、熱エネルギーに大きく関係する、「燃焼」についてちょっとだけ触れてみることにします。 混合気の空気と燃料の割合を示すものに「空燃比」というものがあります。 一番燃焼効率の良い混合気は「理論空燃費(ストイキオメトリー)」と呼ばれています。 さて、ここで皆さんに質問です。 ガソリン1gの燃焼に対して理想とされる空気の量は何gでしょうか? 一般的にはガソリン1gに対し、14.7gの空気を混合すれば理論空燃費になる、と言われています。 それ以上の空気を混合し、燃料が希薄状態になることを「リーン」、 それ以下の空気しか混合せず、燃料が濃い状態のことを「リッチ」と呼びます。 ※さらに経済空燃費、出力空燃費などがありますが、説明が長くなりそうなのでここでは割愛します。 またまた質問です。 自動車の燃費(ガソリン1リッターあたり何km走れるか)を良くするには、混合気の割合はどうすればいいと思いますか? 答えは簡単ですね。希薄、つまりリーンにすればよいのです。 じゃあ、できるだけ希薄にすればいいんじゃない? と思われがちですが、 それには問題が何点かあります。 まず一つ目に、燃料の割合が少ないのですから、当然燃えずらいですよね? そこで着目したいのが、気流です。 その気流の渦が強いほど、燃焼が促進されます。 例えて言うならば、お風呂に入浴剤を添加する際、お湯をかき混ぜる速度が速ければ早いほど、 入浴剤が溶けるのが早いですよね? それと似たようなもの、と考えていただければ良いと思います。 点火部(スパークプラグの電極)は、ごく小さいものなので、 そこで燃焼された混合気が、より早く周りの混合気に燃え移り、燃焼が促進されるか、が鍵となります。 燃えずらい物を、いかに効率よく燃やせるか?ということですね。 ※補足として、水平方向の渦を「スワール」、垂直方向の渦を「タンブル」と呼びます。 2つ目の問題として、排気ガスの問題があります。 排気ガスの大半は二酸化炭素(Co2)や水蒸気ですが、その中には、「窒素酸化物(Nox)」や、「PM(粒子状物質)」が含まれています。 これらの物質は人体、地球環境に非常に有害とされています。 (酸性雨、光化学スモッグの原因もこれです) ※粒子状物質(PM)はディーゼルに関する問題とされているので割愛します リーンバーン(希薄燃焼)の場合、Noxの発生量が多いのが問題となります。 窒素が酸化するとNoxになるわけですが、 希薄燃焼をしている=空気の量が多い=窒素が多い となるので、当然といえば当然ですね。 加えて、燃焼温度が高ければ高いほど窒素が酸化されやすい、という性質もあります。 それを解消する手段としてEGR(排気再循環)という手法があります。 一度燃焼した排気の一部を、再び吸気側に再循環する、というものです。 一度燃焼した排気なのですから、酸素濃度が薄いのは当然ですよね? 酸素濃度が薄ければ燃焼温度は低くなるため、Noxの発生量も抑えられる、という仕組みです。 排気の一部を再利用しているのですから、次に噴射される燃料の量も少なくてすむ=燃費が良くなる、という相乗効果もあります。 ーーーーーーーここまで考察ーーーーーーーー って後半から、燃焼のことから脱線してしまったような気が・・・w と、少しだけではありますが、専門的なことを語ってみましたw もうやりません。ゴメンナサイ〇刀乙 PR この記事にコメントする
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