エンジンのパワーアップを考える。2

前回の「エンジンのパワーアップを考える。1」では、下図の様なグラフを用いて ”理想の燃焼” と ”現実の燃焼” には剥離が有る事を説明しました。出典 https://glanze.sakura.ne.jp/propagate.html



横軸がクランクシャフトの角度で縦軸が燃焼室内の圧力となっていますが、今回はこのグラフをもう少し詳しく見ていきたいと思います。




少し補足を入れました。
①吸気が完了した下死点。圧縮工程の始まり
②圧縮工程
③上死点前の良き所で点火
④グリーンのラインは燃焼期間を表す。
⑤膨張行程の終わり

となっています。ピストンの位置と燃焼室の圧力のイメージが頭内に再現出来ているでしょうか？ 燃焼は膨張行程のい大きな範囲で行われているイメージが有ると思いますが、実際は上死点付近が燃焼の期間となっていますね。

https://youtu.be/KayDMu6_x70

こちらの動画は大分デフォルメされたエンジンの燃焼のイメージですが、燃焼の期間が正しく理解できると思います。


次の補足は燃焼で得られる圧力を黄色の面で表しました。

青の富士山型のラインは点火を行わない場合の圧力変動のラインになります。点火を行うとその上に嵩増しされる形で圧力が得られているのが分かります。

さて、グラフの左上にもう一つグラフの様な物が描かれていて気に成りますが、これは “P-V線図” と言いまして、縦軸に燃焼室圧力(P)を取り、横軸に燃焼室の容積(V)を取って動力として取り出せる燃焼室内の圧力を ”面の大きさ” として表しているグラフになります。
黄色で塗った面と形状が双方で似ていますが、P-V線図の横軸は容積(V)になっているので 左端が容積が最小になる上死点(TDC)となっています。
大きな方のグラフを中央のTDCのラインで二つ折りにして、TDCを左に BTC(bottom dead center) を右に置いて重ねたラインと同一になる様に書かれています。


実際にTDCより左側のラインを右側に転写すると、グラフの黄色の面と“P-V線図”の面が同じ形に成りました。（細かい事は抜きにして。）
TDC手前で点火されているのでTDC到達前に燃焼圧力が上昇した分のラインが右側に転写されるので、黄色の面積が減少したのが分かりますね。

エンジンの出力や効率の向上を図る場合、この黄色の面積を拡大するような燃焼を目指す事になります。内燃機関の熱効率は1990年頃で30%程度でした。SRや他のオートバイはそれ以下なことは確実なので、少しの燃焼の改善でも大きな結果となります。



ココまでで前回言いました、

TDCで点火が行われて、そのTDCで即座に最大の燃焼圧力に達する「神様のエンジン」。

意味が分かる様になりましたね。
ツインカム、ペントルーフ型燃焼室、センタープラグ、本体の水冷化、コンパクトな燃焼室などよく聞く技術の名前ですが、コレらは全てこの少しの面積の黄色の面を増やす為に投入されている事が理解出来ると思います。

このPV線図は燃焼側で得られる側の360℃を表していますが、吸気側でロスするポンピングロスと同じに書かれるのが一般的かな？出典 Weblio 辞書


上側の面が燃焼で得られる上記で説明した圧縮工程と膨張行程で出来る面。
下は吸気でのロスを表す ”ポンピングロス” の面になっていて、排気工程と吸気工程で構成される面に成っています。よく聞きますよねポンピングロス。具体的にはココに効いてくるんです。

言わずもがな
上の面積 ー 下の面積　＝　エンジン出力　　です。




読んでいて疲れますよね。書いていて疲れました。　続く。




ちょっと、エアクリ交換して吸気ロス減らしてみましょうか？


パワーアップ出来ましたねｗ