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tetraのpH/KHマイナスを利用しているのですが、使っていた物を使い切り新品を購入して使用したところ、開封したてなので効果が大きい？？のか、今まで使用していた物よりもpHの降下しろが大きい感じがします。

勘が利かなくなってしまったので、この際なのでキチンと調べたいと思います。




用意したのは
・２０Lの水道水
・KH試薬
・pH計
・エアーポンプです。


そうそうですが、ハイポ２粒で遊離塩素を中和した水道水をエアレーションしてガスを飛ばしてから、pHとKHを計測した結果がこちらになります💁




pH ７.９０
KH １.８７５　

横浜市西部の春の水道水はこんな感じ。これを起点とします。




pH/KHダウンを１ccとって、




エアーポンプを止めてから水槽に投入。少し攪拌します。

この時に塩酸とカルシウムの反応で水中に二酸化炭素が発生します。

(と言うのはKHの説明には適切では無いかな？、HCO3(KH) + H → H2CO3 → H2O + CO2 の反応でCO2と水が発生します。←適切に書くと返って分かり難いですね。)




pH ７.２６
KH １.６６７　と成りました。

結果はさておき、水中で発生した二酸化炭素が含まれる状態なので、エアーポンプをONにして二酸化炭素を飛ばしてしまいましょう。




スイサクの五月蝿いSSPP-2Sとイブキのエアストーンで盛大にブクブクして、待つ事１時間。




pH ７.９６　
KH１.７６５
pHはスタートよりも高くなってしまいました。まぁ誤差の範囲？
KHは起点から約０.１〜０.２の低下と粗変化無く？よく解らない挙動を示しますね。

KHは二酸化炭素(CO2)濃度の影響は基本受けません。（CO2が加水分解してH2CO3になるとドオかな？分かりません。更に電離してHCO3となると、それはKHその物なので影響しますが、その反応には熱が必要となるので水槽内では起こらないそうです。難しくなるのでその内容は割愛します。）




先に進みます。再度エアーポンプを止めてから１ccを水槽に投入。少し攪拌します。




pH ７.０３
KH １.２５
先程よりKHがだいぶ下がりましたね。約０.５程下がりました。こちらの方が正常な反応と経験値から感じます。

私の経験値からだと、pH/KHマイナスを１単位入れるとKHが１下がります。

pH/KHマイナスの１単位は１００Lに対して１０ccなので、今回の２０Lに対しての１ccは０.５単位になります。なのでKHが0.５下がると言うのが経験値的には良い感じです。

ブクブクして１時間後。




pH ７.７７
KH １.２５
pHの下がりが鈍いように感じますね。

次の１ccでは私の予想では pH ７.５５の予想です。


ではエアーポンプを止めてpH/KHマイナスを１cc追加します。




pH ６.９２
KH ０.８　と成りました。KHが半単位で約０.５下がっているので順当な結果です。あとはCO2を飛ばした後のpHの値が予測と合うかですね？




今日はクソがつくほど暑くて水温が少し上昇して来たので、アイスノンで冷却しつつ約１時間のエアレーションでCO2を飛ばします。
気合い一発の時のデータ取得ではちゃんと気を使い手間を掛けます。




１時間後。予想よりも少し高く成りましたが、概ね、ね。
pH ７.７０
KH （０.９０９）

KHも誤差の範囲で同一です。


ここ迄の結果をいったん整理します。(CO2飛ばし後)

０.０単位　pH ７.９０　KH １.８７５　
０.５単位　pH ７.９６　KH １.７６５
１.０単位　pH ７.７７　KH １.２５
１.５単位　pH ７.７０　KH （０.９０９）


KHの計測は１.０を切ると誤差が大きくて参考にしかならないのですが、、
何と！、アイスノンの外装が切れてしまい実験対象の水に内容物が混ざってしまったので、計測結果に自信が持てなくなったので今回はここで終了。

繰り返しになりますが私の経験では、pH７以上の領域では ０.５単位当たりKHが０.５低化するのが経験値です。


今回気がついたのは、最初の１回目の投入時のKHの低下しろの少なさ。もしかすると水道水に含まれるアルカリ物質、例えばクロラミンとか遊離していない塩素とかの水道管の滑りの堆積を抑えるような成分がpH/KHマイナスの成分を中和して消費してしまい、KHの低下が少なかったのかも知れません。これが勘が狂った原因かな？

↑
水道管に遊離塩素では防止出来ないヌメリの成分が堆積して、ある程度の厚みになると剥がれ落ちます。←アクアリウム界隈で言うバイオフィルムのような物です。
それが蛇口から出ると濁りや異物、カビなどと言われて水道局へのクレームになるので、水道局側も色々と気を使い？私たちにはあまり知られない様にそっと防カビ剤の様な薬剤が注入されています。知らない・気にしない方が良い事も有りますね。
水槽の水を変えると濾過の調子が下がるとか濾過が死ぬとか、飼育水の透明度が下がるとか、濾過の立ち上げが上手く行かないとか、水道局の違いによって経験したりしなかったりなんて事もある様ですね。



今回は失敗！　また今度やり直します。

ハイオク論争（１）
ハイオク論争（２）

からの続きです。


もう大体分かった感じに成っちゃいましたね。



(1)(2)の振り返り
↓↓↓


出典　https://yomoriki.com/thermodynamics/64106/

↑ 概念的に理想的な燃焼と言うモノが有って、

ハイオク論争（１）からの続きです。



次にノッキングを考えてみたいと思います。


ノッキングをいきなりイメージすると先入観が邪魔してしまうかも知れないので、少し遠回りですがディーゼルエンジンの燃焼から考えていきたいと思います。

ディーゼルエンジンでは火花点火のガソリンエンジンとは違い、圧縮工程で空気だけを圧縮して、高温高圧となった圧縮空気中に燃料の軽油を噴射する事で点火しているのは皆さん承知ですね。
この燃焼形態をとる為に軽油には「燃え易さ」が燃料の性状として必要になるのですが、この燃え易さの指標が「セタン価」と言われる指標です。



下手な絵で御免なさいですが、セタン価が適正な軽油を使用した場合は燃料の噴射（左）に対して、適正な燃焼（右）が得られるわけですが、、




セタン価が低すぎる（燃えにくい）燃料を使用すると、ノズル付近で燃焼出来なかった燃料が火炎から飛び出して生の燃料のまま燃焼室に分散してしまう事に成ります。




その飛散した燃料は、次の燃調噴射の燃焼で発生した高温高圧のガスの影響を受けて自己着火に至りディーゼルノックを発生させる事に成ります。


因みにセタン価はオクタン価と関連があり、
セタン価：０　=　オクタン価：100
セタン価：60　＝　オクタン価：0
とする事が出来るそうです。普通の軽油はセタン価50程度なのでオクタン価にすると 16オクタン となるのだと思います。軽油のオクタン価は低いと言う事がわかりますね。


次に火花点火のガソリンエンジンでのノッキングを考えます。




火花点火のガソリンエンジンでは燃焼室内に混合気が充満して圧縮されている状態の所に火花での点火が行われます。




混合気は点火プラグによる点火から火炎伝播で燃え広がるのですが、ピストンの上昇によるコンプレッションの上昇と火炎による温度と圧力の上昇により、プラグから遠い所にあるエンドガスと呼ばれる混合気は自己着火に至ってしまう様な高温高圧に曝されながら火炎伝播を待つ事に成ります。




エンドガスが自己着火に至らず、火炎伝播が燃焼室全体に広がれば燃焼は成立した事に成りますが、




エンドガスが発火をコラえ切れず火炎伝播を待たずに自己着火してしまうとノッキングとかデトネーションと言われる現象が発生してしまう訳です。


この自己着火を起こさない、燃料の燃え難さの性状をオクタン価と呼びます。

レギュラーガソリンでは90オクタン、ハイオクでは100オクタンと言うのが一般的な見解でしょうか？

何処？でだか分かりませんが、今、世の中でハイオク論争と言うのが起きていて、「ハイオクは燃えにくい」だとか「火炎伝播が遅い」という事で話の決着を見ようとしているらしいです。。

私的にはちょっと違うんじゃないかな？と言う所があるので、これから数回に分かれると思いますが、ハイオク論争に終止符を打つべく？、ハイオクの特性と効果についてつらつらと書いてみたいと思います。


ではさっそく。（長く成りますからね♪）


・燃焼室での混合気の燃焼温度は2,000度位。
・ピストンや燃焼室壁の温度は200度～400度位。
・断熱境界層や消炎距離があるので燃焼室を構成する金属部品は直接は火に接しない、と言うのが比較的低温を保てる理由。
・ノッキングは断熱境界層を破壊してしまうので、燃焼室を構成する金属パーツが高温にさらされアルミニウムの溶解温度の600度を超えてしまいエンジンにダメージが及ぶ。


上記に羅列したのがエンジンを運転する上でノッキングを起こしてはいけない主な理由に成ります。
だからノッキングの起こり難いハイオクを入れるんですね。


これでは説明に成ってないので、、


何故ノッキングが起こるのか？を考えると、何故内燃機関には圧縮工程があるのか？を考える事に成ります。
イメージの感覚で言うと、圧縮してから点火した方が「ドカーン」と燃えるから、って感じですがそれで正解。もっと圧縮すると、もっと「ドッカーン」と燃えるのでハイコンプとかチューニングする訳ですね。

では「ドッカーン」とは何か？を考えると、「燃焼スピードの向上」と言う事が出来ます。ハイコンプでもローコンプでも元は同じ容積の混合気ですから、燃焼により得られる熱エネルギーは同一の筈ですが、圧縮を掛ける事で燃焼に掛かる時間が短縮されるので時間軸を縮める感じで高さの出る「ドッカーン」が得られるという事です。

で、燃焼スピードが向上すると何が良いの？を具体的に考えます。


（ここから長く成ります。）



話は変わって実際のエンジンの点火時期ですが、一般的なエンジンでは最高出力回転での点火時期は３６度位となっているかと思います。
なぜ３６度なのかと言えばそこがそのエンジンのMBTと成る点火時期だからです。

ーMBTとは－
エンジン回転数や吸気量など同一条件のもとで、点火時期のみを変化させた際、トルクが最大となる点が存在する。この時の点火時期をMBT（Minimum advance for the Best Torque）と称する。MBTは、エンジンの運転条件によって変化する。一般的に、MBTで点火することでそのエンジンの燃焼効率は最良となるため、性能および燃費を確保するうえで非常に重要であるが、ノッキングの発生やピストン過熱などの主に信頼性の問題により、全ての運転条件にてMBTで点火できるとは限らない。
ーWikipediaより－


要するに、実際のエンジンでの燃焼は理想通りに高速では無い燃焼速度なので、上死点よりも前で点火を行いますが、その加減で一番トルクの出る点火時期、上のPV線図で言う所の一番図形の面積が稼げる所に点火時期を設定しているという事です。



出典 https://glanze.sakura.ne.jp/ignition_timing.html

↑最適な位置で点火する事で最大のトルクを得る事が出来る。それがMBT。それより早くとも遅くとも効率(トルク)は低下する。



↑こちらはPV線図を展開したような図ですが、早すぎる点火では上死点へと向かうピストンを妨害するようにTDC前の筒内圧が大きく成り過ぎる様子と、遅すぎる点火で筒内圧が効率的に上がらない様子がわかるかと思います。一つ上の図とも連動します。
（富士山の形が点火をしない場合の圧縮（コンプレッション）で各色のラインが燃焼で得られる燃焼圧のラインです。）




↑赤ラインで書いたTDCでの点火とTDCでの燃焼の完了が本来の理想。PV線図の図形の面積を最大限に大きく出来る為。
燃焼は速ければ速いだけエンジンの効率(トルク)を向上させる事ができると言う事ですね。



この様に燃焼スピードが遅い事によって点火時期の調整と言う事柄が発生している事がわかりましたが、燃焼スピードを早く改善出来れば点火時期がTDCに近付いてトルクが稼げる事も分ったかと思います。
最近で有名なのはトミタクさんの4ARエンジンですね。ハヤブサヘッドを利用する事で２５度まで点火時期を遅らせる事が出来て（２５度でMBTを得られる燃焼）いるそうです。



出典 https://autos.goo.ne.jp/column/984332/

で、何故圧縮工程があるか？という事ですが、圧縮を行う事で燃焼スピードを上げる事が出来るからです。圧縮比で14位までは熱効率の改善が見込めるそうです。言い換えると燃焼速度の向上が望めるという事ですね。一つ前の図に赤で書いた瞬時の燃焼に近づけたい訳です。


圧縮して「バッ！」と一瞬で燃やしたい。これが出力や燃費を大きく求めたい内燃機関の目指す燃焼と言う事に成ります。
なので燃焼速度を高める手段として圧縮を高める訳です。



ここ迄でPV線図を基本として、燃焼と筒内圧でのトルクの稼ぎ方が分かったかと思います。
ですが現実は甘くはなく、Wikipediaの情報でもあったノッキングと言う邪魔物が発生してしまいMBTでの点火が出来ない場面がやって来ます。。



やっとここまで書き出しました。まだノッキングにもハイオクにも触れていませんが、（2）へ続きます。

前回のブログは100％文字の羅列だったので補足として、



↑この図は以前何かの説明で使用した図に今回少し追記したのですが、「ブローダウン」を考える時に排気バルブの開くタイミングをみると、膨張行程が終わる前の結構早い段階かつ筒内圧力が多く残る段階で排気バルブが開くのが分かるかと思います。

図中、赤の三角で描いた分の筒内圧力は膨張せずに排気(廃棄)される訳ですね。これがブローダウンのエネルギー源に成る訳です。
この「もったいない」エネルギーを回収するのがターボエンジン。もしかすると、ターボの効き始めを早くしようとする場合、EXHのVTCが装着されていたら、排気タイミングを早めるとターボの効き始めが早く成ったり？するのかな？？

私がもしも暴走族で周りよりも大きな音を出したいと考えた時には、バルブタイミングを早めてブローダウンを多く取ればいいって事に成りますね。


ブログを書きながら一つ一つ考えていたら大分マニアックな領域に入ってきてしまいました。
バルブタイミングはサービスマニュアルに書いてあるし、4工程の知識は誰にでもあるし、一つ一つキチンと考えるとエンジンって割に簡単？
今後はもうちょっとキャチーなネタにしようかな？
gooのエンジンとか詳しく書いていたWebが閉鎖になってしまった様です。更にエンジンの情報がWeb上に少なくなってしまいました。


リクエストがあればお寄せ下さい。
ex. PV線図で考えるノッキングとか、


今回補足記事なので本編はこちらから。