黒艶丸のブログ一覧

昨日、寝てるときにふと思ったんですが、

いつも車外で、

「いいエンジン音～」

って言ってましたが、

あれって、ひょっとして、、、

消音機で減衰された元高温高圧の排気ガスの音ですよね。。

ああ、無知って。。。。以下略。


エンジン音聞きたきゃ、エンジンルームに窓開けて音聞かないと意味ないってこと？？

だからエスロクちゃんは窓開いてるの？そうなのか？
エスロクちゃんのチラ見せスリットはそのためなのか。。

謎は深まるばかりでございます。


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おくるま学ぼうシリーズは、
本を読んだ（インプットした）内容を
いろいろ妄想しながら
なんらかの形でアウトプットして

-理解を深めて
-記憶の定着率を上げよう

という学習メモです。
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＜自動車の基本とエンジン＞

今日は過給機について。
　　
エンジンの出力を「排気量を上げずに（＝シリンダーの容積そのままで）」あげるには

☆最大出力空燃比☆付近まで

空気（酸素）と燃料を供給すること。

なので、燃料は制御で多く供給可能なので、空気の方を圧縮して、小さくして、集積して送ってやれ
というのが過給機らしい。。

あれ？

これって、燃料（＝ガソリン）多く使っちゃいませんか？


まあ、先に行きましょう。
２種類の過給機のタイプ
①　ターボチャージャー
②　スーパーチャージャー（ルーツ式）

①　ターボチャージャー

シリンダーからの排気ガスでタービンホイールを回して、
コンプレッサーホイールと軸で繋がっているから、空気を吸い込む。。。

空気が圧縮されると熱を持つから、事前に冷やす必要があるのもわかる。

が、

この順番だと、

排気ガスの圧力ありきで、吸気だから、
圧縮するほど空気が吸えるのか。。

だって、最初にくるのは、吸気では？？この原理だと排気ガス圧以上には吸えないのでは？？


もうちょっと調べてみよう。。


いい動画発見。

コンプレッサーの原理。

1) 空気を、遠心力で外側にスピードアップ

2) 加速されたものを小部屋に集めて密度アップ

理解。

空気を遠心力でぶん回すときの、スピード、半径（っていうの？）や羽根の形で
密度（＝圧縮率）が決まってくる。

ポイントは流体力学らしい。
あれ、流体力学も空気力学も原理は一緒だよね？？

メリット：排気圧が利用できる。←排気効率悪いとよくない。ってことは、マフラーの形状大事？？
デメリット：どうやって調整するんだ？


では、次、


②　スーパーチャージャー（ルーツ式）
クランクシャフトからクランクプーリーとベルト経由で、

入ってくる容積より、途中の羽根と小部屋の間の容積が小さいため、空気が圧縮される。
理解。

が、ここで疑問。。

そんなに容積が一気に小さくなるわけじゃない気がする。。。
となると、

スピード（回転数）を上げた方がいい？

もしくは羽根の枚数や形状を増やしてみる？

メリット：エンジンの回転数に応じて、圧縮の幅が持たせられる。

デメリット：エンジンのパワー（ピストンを押し出す力）を使っちゃってる気が。。。
（すいません、素人の個人的感想です。。）

あ、なんか似てるの見つけちゃった。。


いずれやろうね、ロータリーエンジン！

ここまでやってわかったのは、

クルマの外側でも内側でも
流体力学と空気力学がわからないと
「なんでこういう構造になるの？」
に答えられなくなってきてる。

避けて通れない。

よし、今日はここまで！明日は冷却装置いきます。

今日はポカポカ通り過ぎて、初夏でした。。20℃。。。
頼む、ここで止まってくれ、季節。
これ以上あったかくなんなくていい。


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おくるま学ぼうシリーズは、
本を読んだ（インプットした）内容を
いろいろ妄想しながら
なんらかの形でアウトプットして

-理解を深めて
-記憶の定着率を上げよう

という学習メモです。
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＜自動車の基本とエンジン＞
3.　エンジン部品排気装置のしくみ

5) プリマフラー：消音機１
6) 排気ダクト（exhaust duct）：パイプ、管
7) マフラー（muffler）：消音機２


今日は消音機能、マフラーについて。

そして、大きな勘違いをしていたことを最初に記載。

＜今までの理解＞
エンジンを通り抜けてきた空気自体の振動が大きいから、波が大きいから
音が大きいんだと思ってた。
さらに、どうやって大きい振動を小さい振動にするか（音高くなっちゃうかな？）
なぜ、消音機の位置が一番後ろなのに、車内には大きな振動＆音が来ないのか疑問でした。

→誤った認識

＜わかったこと＞
エンジンの排気が

高温高圧

なので、そのまま常温、１気圧の大気に放出されると、
急激に拡散→圧縮＆膨張させる。その結果音波が発生する。発射音やジェット音がする。

今回は、ウェブで調べる代わりにただ今HOTなChatGPTさん(by OpenAI）にお答えしていただきました。

つまり

消音機：目的を表現した名称

減圧冷却機：手段はコレ

となるらしい。


というわけで、詳細見ていきます。

排気系の音：
吐出音：燃焼＆膨張で生じる脈動圧力波の音エネルギー＆排気ガスがパイプ内を通過宇する際の気流音
放射音：脈動圧力波のエネルギーが放射する振動＆漏れ出す透過音


↑を低減する機構：多段膨張室型
いくつかの部屋（膨張室＝チャンバー）に仕切る（チャンバーといえば、減圧チャンバー。。）
①　排気圧力波を膨張させて減圧＆運動エネルギー減衰
②　隔壁管で音波の反射共鳴で打ち消し
③　排出流路を複雑化させて運動エネルギー減衰

こういうのに似てる？

純正品に多い
多段膨張室：メリット　簡易な構造、高い消音効果、経年劣化に強い←最強では？

交換品に多い
ストレート型：
しくみ：まっすぐなパンチングパイプの周りに消音材（グラスウールなど）を入れておく。
排気ガスは穴から押し出される。
メリット：排気効率はよい
デメリット：消音材が経年劣化してしまうので、交換が必須


＜各種規制＞
さて、では、騒音についての規制について確認。

上位法令（←環境省）
騒音および対策罰則を、工場、建設現場、自動車について規制しています。




これに則って、

国交省
道路運送車両の保安基準（←車検なのか？）
で、下記３つのうち、
近接排気騒音
加速走行騒音
定常走行騒音

１番目の近接排気騒音を測定することになっている。
なお、近接排気騒音がおおよそ90デシベル以下らしい。

90デシベルって、、、

怒鳴り声、犬の鳴き声、カラオケ店。。。

らしいです。確かに相当うるさいかも。。

不思議だなぁ。。エンジンの音はいい音に聞こえるのに。。

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おくるま学ぼうシリーズは、
本を読んだ（インプットした）内容を
いろいろ妄想しながら
なんらかの形でアウトプットして

-理解を深めて
-記憶の定着率を上げよう

という学習メモです。
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＜自動車の基本とエンジン＞
3.　エンジン部品排気装置のしくみ
4) 触媒(catalyst)コンバーター(catalytic converter)：汚染物質を無毒化する浄化装置、湿原みたいなもの。


今日は触媒(Catalyst)からです。

触媒といえば、小学校の時に、オキシドール＋二酸化マンガンっていうの覚えてます。
逆にそれ以外覚えていない。。。

まずは、定義を確認しておこう。

「化学反応時、それ自身は変化せず、ほかの物質の反応速度に影響する働きをする物質。」

では、おくるまでの触媒とは。


「排ガス中の有害物質炭化水素(HC),一酸化炭素(CO)、窒素酸化物（NOx）を、酸素と化学反応させて無害化する」
→三元触媒(Three-way Catalyst, TWC)コンバーター
還元物質（プラチナPt、ロジウムRh、パラジウムPd）と反応させて水、二酸化炭素、窒素に変化させる。

形状
ペレット型：還元物質を付着させた丸い酸化アルミニウムを詰め込む
モノリス型：ハニカム構造のモノリスを詰め込む

いずれも表面積を増やしたいのね。ふむふむ。


さて、、ここで根本的な疑問。。
NOx、、、君はどこから来たんだ。。。
だって、シリンダー内の反応ってCxHx+O2でしょ？

どこにも窒素原子なんてなくない？

リサーチ。。。

発見。。

「窒素酸化物（NOx）とは、物が高い温度で燃えたときに、空気中の窒素（N）と酸素（O2）が結びついて発生する、一酸化窒素（NO）と二酸化窒素（NO2）などのことをいいます。」

そうか、シリンダー内の燃焼室が高温になるから、空気中の窒素と反応しちゃうのね。

が、思うに…
NO2,NOxは有害だが、NOで止まってくれないのかしら。。。
一酸化窒素は血管を広げ、血流促進する健康に必須な物質。。
ヨガではNO増やすための瞑想法があるのに。。。

排気ガスがNOになれば、みんな健康アップ。。なんてね。
不安定だからNOxになっちゃうよね。

さて、実際の触媒反応式を探してみましょう。

触媒のしくみ
みっつの金属で、原子単位に分解して、反応を促進させる！
「三元触媒」
各金属原子は、気体分子よりずーーーーっと大きい。
大きいものには、小さい原子単位(C, H, O, N)になり引き寄せられて（分子間力）、

NOx → N & Oへ(還元作用)→ NはN同士くっつきN2、OはO2
CO　→ Oを足して（酸化作用）→CO2
HC　→ H & Cへ（いっかいほぐされて）Oを足して（酸化作用）→H2O & CO2

大事なポイントは、酸化還元反応が正しく起こるためには、酸素がある一定の割合で存在すること
ここで、理論空燃比がなぜ大事かというところに戻る。


理解。

今日は学びの中で物理学者のリチャードファインマンさんを
彷彿とさせる箇所がありました。

なので、ファインマンさんのお写真。

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おくるま学ぼうシリーズは、
本を読んだ（インプットした）内容を
いろいろ妄想しながら
なんらかの形でアウトプットして

-理解を深めて
-記憶の定着率を上げよう

という学習メモです。
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＜自動車の基本とエンジン＞
3.　エンジン部品排気装置のしくみ

1) エキゾーストマニホールド（exhaust manifold）　：インマニの逆。エンジンからの排ガスを１本にまとめて、パイプに送る
2) EGR装置（Exhaust Gas Reciclation）：排ガスの一部を回収し、吸気ポートに戻す、「排気ガス再循環」装置
3) エキゾーストパイプ（exhaust pipe） ：管、パイプ
4) 触媒(catalyst)コンバーター(catalytic converter)：汚染物質を無毒化する浄化装置、湿原みたいなもの。
5) プリマフラー：消音機１
6) 排気ダクト（exhaust duct）：パイプ、管
7) マフラー（muffler）：消音機２

ふむふむ。

だいたいの流れ理解。

では、詳細を見ていきましょう。
1) エキマニ
ガスケットを介してエンジンから排ガスを受け取る。

ガスケット：「止まって」気密性を確保する部品　O-ringみたいなもの。
思い出した、スペースシャトル事故。ファインマンさんが原因究明してた。
キーになるパーツ。
ファインマンさんの本は

「物理わかんなくても物理すきになる」

cf.パッキン：「動いて擦れる」ところで使われる部品



☆ポイント☆
＞耐熱性と耐錆性が大事。
排ガスは一番熱いので、熱いのを最初に受け取るから。
熱いとさびやすいから。

＞形状が大事。
効率よく排気ガスをどっかやらないといけないので、等張管というコンセプトが大事。
（となると、各シリンダからの管を同じ長さにするためには、、、なかなか大変）

とのことなんですが！
こういう記載も発見。
「高回転エンジンでは集合形式を4→1にしたうえで、排気パイプを太めにして、排気効率アップ。高回転が可能。
対して中低速でのトルクを重視したい場合には、4→2→1にしてパイプ細めの排気干渉を意図的に起こし、
シリンダから抜けにくくして、トルクフルなエンジンにすることが可能。」

＞排気干渉
排気ガスの圧力がシリンダ毎に順番にくるが、
一個のシリンダが排気してるときに（圧力が上がる）他の管にいっちゃったりする。

あ、、、水道の水圧とか、河川の逆流とか、そういうのと似てるね。
水道管の長さや太さ、河川の太さを変えて対応してたはず。


で、ここで疑問。
4→2→1にしてパイプ細めの排気干渉を意図的に起こし、中低速トルクフルにする

なぜか。

今の時点でまだわからない。

宿題＞自分自身


2) EGR装置
目的：①燃費向上、②NOx低減

EGRのしくみ
排気ガス→燃焼室へ→酸素濃度低くなる→燃焼温度低下→高温だとNOxが生成されやすいが低下すれば生成されづらい

理解

そして疑問
下げたいのは燃焼室内の酸素量なのか、酸素濃度なのか
そもそも酸素量を下げたいなら、スロットル開けなきゃいい。あけづらいように設定すればよいのでは？→解決
もしくは、空気の圧縮率を下げるとか。それじゃだめなのかしら？
酸素濃度なら、、大気中の酸素濃度は一定なので、この方法がいいよね。

①燃費向上について　主にガソリンエンジン
エンジンに近いところに設置。
目的：ポンピングロスならびに冷却ロスの低減
ポンピングロス：スロットルは少ししか開けないときでも、シリンダーの吸圧は一定なので、
本来必要な空気量（酸素量）より多くを送ってしまう。が、この本来必要な空気のみをスロットルで調整して送り、シリンダー吸圧との差分を不活性ガスを送り出す。

つまり、ポンピングロスとは、スロットルバルブがあるから起こる現象。


②NOx低減　主にディーゼルエンジン
ディーゼルエンジンにはスロットルバルブない→吸圧排圧差がない→ポンピングロス起こりづらい

が、過給機ある→燃焼済ガス高温→冷却必要→EGRクーラー必要

EGR設置→酸素小→NOx低減　煤増量（！）
なし→→NOxいっぱい　煤少ない


内部EGR 　可変バルブタイミング機構利用　→事実上いろんな装置やコントローラーつけないくていい。安くてシンプル。が、細やかな処理は苦手

外部EGR ガスを取り出して、別途パイプで再導入する。冷却や流量コントロールが可能だが、
追加で長いパイプ作ったり、レスポンスが微妙になったり（長いから）、多分別途装置つけないと出し、高いし。

それぞれプロコンあり。


今日はここまで！

明日は触媒！

今からバーレーンテスト２日目見ます

始まってしまった、バーレーンテスト。あれ、このセーフティーカーって、
ひょっとして、マスタング。。。？？
え、え、まさか、通年通してこれになるの？
レッドブルにエンジン提供するからバーター取引？ヨーロピアンメーカー。。は。。。。。😿


始まってしまった、ネトフリ　Drive to survive season5!
ああ、、なんとビノット、世界遺産の地でそんなことしてんのか！
おいおい。なんつー風光明媚な。。。


続きは今日のお勉強の後ゆっくり見よう！

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おくるま学ぼうシリーズは、
本を読んだ（インプットした）内容を
いろいろ妄想しながら
なんらかの形でアウトプットして

-理解を深めて
-記憶の定着率を上げよう

という学習メモです。
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＜自動車の基本とエンジン＞
3.　エンジン部品
→吸気装置

さて、やっと吸気装置です。
おくるまも人も　呼吸による酸化作用と燃焼作用のメタボリズムは同じ。
似たもの同士デス。

＜だいたいの構成パーツ＞
鼻の穴：エアインレットダクト　(air inlet =air intake)
鼻毛＆副鼻腔：エアクリーナー（air cleaner）
咽頭＆喉頭：エアホース(air hose)＆スロットルバルブ (throttle valve)
↑だいたい上気道
↓だいたい下気道
気管＆気管支：サージタンク(Surge tank)＆インテークマニホールド(Intake Manifold)

人間の筋肉：呼吸筋により肺が減圧→吸気
おくるま：シリンダー内が減圧されると空気が吸い込まれる「吸入負圧」原理。

ほうほう、これも同じだ。

＜インテークマニホールド＞
サージタンクからシリンダーへ空気分配する。

＜可変吸気システム＞
エンジンの回転数により、開閉がコントール可能なスロットルバルブで空気急流量を調節。

ひょっとして、エスロクちゃんのモニターにあるこれ？


根本的な疑問。
よく「スロットル全開で」とか「フルスロットル」って言ってるのはこれ？
アクセルとスロットルは同じものだと思ってたけど、

アクセル：ペダル
スロットル：サージタンク⇔インマニ間の調整弁

って理解で合ってるのかな。
みんな、かっこよいから言ってるだけだと思ってた。

＜Throttle by wire＞
従来：アクセル⇔スロットル　アナログ接続
Throttle by wire ：センサー＆ECUによるデジタル接続


よし、ネトフリ続き見ます！
💓ドキドキ💓