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2007年09月04日

エンジンのエネルギー効率

エンジンのエネルギー効率 詳しい話ははしょるけど、「びっくりするほど燃費がいいな」と驚くような効率のいいエンジンで、燃料が持っているエネルギーを仕事に取り出せるのは、およそ36%だそう。
後の64%は仕事に変換されることなく、大気中に熱として逃げてしまったということになる。
その割合のことを熱勘定といいう。
内燃機エンジンは相当効率が悪いのだ。

エンジンをフルパワーで運転しているときでそれぞれおおよそ、冷却水へ22%、エンジン表面からの輻射熱が4%、機械的なフリクションロスで9%、その他の吸排気損失にわずか。残りの29%が排気熱として排気管から大気中に逃げていくという。

フルパワー以外では、ポンピングロスやフリクションロスによる熱損失の割合が大きくなってエンジンの仕事の効率はもっと低くなる。

こうして動力として取り出せず、熱というかたちで逃げてしまう経路の割合を見てみると、排気熱がとても大きいことが分かる。
排気以外の熱損失が同じだとすれば、効率のいいエンジンほど排気温度は低くなる。
つまり燃焼室の中で発生した熱エネルギーを動力として上手に取り出せれば出せるほど、その分排気に逃げる熱量は減るというわけだ。

 もし、効率が100%のエンジンが完成したとすればそのエンジンは、無音・無振動で、エンジン本体や排気の温度もその場の気温とまったく同じということになるそうだ。


以前、この方のところでやっていた実験で、あやしいグッズの中で唯一ラジエータの中の冷却水に混ぜるものだけは効果があったそうな。
(ちなみに、そこらのパクリ業者が売ってるようなまがい物じゃないらしい。トヨタが特許でがんじがらめにしてるということはちゃんとした理屈があるのだろう。)


話をもどすと、エンジンの燃焼エネルギーの内、排気熱として逃げる次に大きいのが冷却水に逃げる損失分だ。

もしも、そのラジエータの冷却水が混ぜ物によって冷却能力が落ち、シリンダー内の熱エネルギーを奪う割合が少なくなれば、動力として取り出せる割合が多くなるのかも??・・・と思った・・・
(エントロピーの法則で、冷却水に逃げなかった分のエネルギーはわずかな動力アップ分とと排気などの方にも逃げるのかも・・)

※読み直して思った・・・逆に冷却がいいってことなのか・・・?
教えて、エロイ人!!w

脳内だけに効くものでなく、物理的な検査結果に現われるということは必ず理屈があるはず・・・

考えると寝らんなくなる・・・
理屈が解らないと気持ち悪いタチなもんで・・・(^_^)

ブログ一覧 | 科学的に考察する | 日記
Posted at 2007/09/04 17:22:53

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この記事へのコメント

2007年9月4日 17:43
水冷は冷却効率が大変高い為に圧縮比が高く設定可能です。一方、逆の立場である空冷はシリンダーヘッド等の冷却効率が悪い為にノッキングを発生し易く圧縮比が低いのです。さらに空冷はシリンダー内に濃い目のガソリンを送り込み気化熱で内部冷却を行うシステムですのでガソリンを多く消費します。四輪も二輪も水冷は高圧縮エンジンで空冷に比較して薄い燃料を送り込む事が可能な為に燃費が良くなります。
国産ターボ車は圧縮比が大変低く、加給していない状況ですとだたの低圧縮エンジンとなってしまいパワーも燃費も不利な立場になります。
余談ですがディーゼルが燃費が良いのは圧縮比が16-20近く高効率になるからです。現状の内燃機関ではこの圧縮比が燃費の良し悪しの鍵を握っているようです。
ロータリーの圧縮比も現段階では本格的に高める事は至難の技の様子です。
コメントへの返答
2007年9月4日 18:49
ノッキング発生寸前の高圧縮比が一番効率がいいところらしいですからね。

空冷エンジンのメリットは軽いことですね。なのでポルシェ911のようなRR車のリヤオーバーハングに積むことでハンドリングなどの操縦安定性がキープできるということになりますね。

見かけ上、ディーゼルは燃費・トルクが大きいように見えますが・・・
同じ排気量なら、ガソリンエンジンのほうが発生する熱量は大きいらしいですよ。
それぞれのエンジンの回転数の効率のいい領域が違うからで、近年は圧縮比も低くする傾向にあってそれが過給器を付けたときに必要な条件と合致することもあり、ディーゼルにはターボがセットになっています。
それによってディーゼルの低速トルクの無さを補っているんですね。

ロータリーはフリクションの大きさがレシプロに比べて最大のネックですね。
2007年9月4日 21:53
発電用のガスタービンでも効率が50%行かないですからね。
ガソリンもディーゼルも最近複雑なので良くわかりません・・・(汗)
スターリングエンジンとかも面白いんですが、車に積むにはつらいので難しいです。ディーゼルターボも結構ドッカンですよ。セッティングで何とでもなるのかと思いますが、トルクは明らかに高圧縮はディーゼルのほうが上だと思います。

内燃機関もいろいろとおくが深いですね。エントロピーの法則は何年ぶりかに聞きました。
コメントへの返答
2007年9月5日 2:50
うん、ワタシもディーゼルターボは乗りにくい印象がありますね。許容回転数が低いですから。

ディーゼルエンジンの理論空燃費は30:1から60:1だそうです。
ガソリンエンジンの理論空燃費は14.7ですので、遥かにディーゼルエンジンは希薄燃焼です。
単純に考えれば、燃料消費量(熱量)が違う訳ですから同じ排気量ならば一回転あたりのエネルギー取り出し量はガソリンエンジンのほうが遥かに大きいですね。
そして、ディーゼルエンジンは許容回転数も低いので見かけ上は低速トルクが大きいように見えますが、許容回転数の比で換算すればガソリンの比ではないです。
ターボを付けた場合はトルクを補えますが、それはガソリンエンジンでも同じことです。

近年、Le Mans24ではアウディーのディーゼルが優勝しましたが、レースではレギュレーションが付きもので、“ディーゼルにアドバンテージがあるヨーロッパの環境が政治を動かした結果”と思えるのはうがった見方でしょうか・・・?
2007年9月4日 22:42
こんばんは。

昨日から「科学的に考察する」シリーズ楽しく読まさせて頂いています。
こういう話に大変興味があります。
エネルギー効率36%!初めて知りました。
確かにエネルギー保存の法則から考えると、
エンジンからは、熱エネルギーとなって放出されまくりですね。
コメントへの返答
2007年9月5日 3:15
こんばんは(^^)/

ありがとうございま~す。
聞きかじりばかりですので、補足・指摘などありましたら教えてくださいね。

うんうん、エネルギー保存の法則を常に考えれば省燃費運転の達人になれますね。
エネルギーを熱として捨てるブレーキをなるべく使わないような運転を心がけるとか・・・(^_^)

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