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2014年4月17日木曜日

トヨタのエンジン開発3

本日はエンジンの高圧縮比化についてです。

高圧縮比化はシリンダーを細長くしてあげればできると思います。

同じ容積でも、径を大きくしてストロークを小さく(ショートストローク化)すれば、低圧縮ですが、高回転型のエンジンができます。

レーシングカーのエンジンなどはこのタイプで、トルクが小さくても回転数を上げることで高出力が得られます。

一方のロングストローク型のエンジンではトルクは得やすいですが、回転数を上げることが困難になります。

また、高圧縮比化するとノッキングが起きやすくなるという問題が出てきます。

ここでいうノッキングとは主に異常燃焼のことをいいます。

ガソリンや軽油などの燃料は高温高圧になると発火します。

蛇足ですがディーゼルエンジンは、基本的には点火プラグは無く、この自然発火で燃焼します。

一方のガソリンエンジンは、点火プラグで燃料に引火します。

瞬時のことではありますが、理想的には点火プラグで引火した燃焼熱で燃焼が伝播していくことになります。

しかし、高圧縮比化すると部分的に自然発火するような高温高圧の状態になる場合があります。

この様な異常燃焼があるとノッキングをおこしてしまいます。

これはエンジンにとって好ましくないので、対策を取る必要があります。

その対策の一つが急速燃焼になります。

つまり、先日書いた燃焼改善になります。

急速燃焼の考え方は、異常燃焼が起きる前に通常の燃焼を素早く行おうという考え方です。

急速燃焼を行うために、主として行ったのが、吸気ポートの改善のようです。

吸気ポートから空気と気化した燃料が入ってくるわけですが、この混合気がシリンダー内に燃焼しやすい状態で入ってくるようにしているようです。

さらに、燃焼後異常燃焼を起こすような未燃のガスなどが残らないように排気ポートを負圧にして排気ガスを効率よく排気するようにしているようです。

おそらく、排気ポートを負圧にするのは、脈動する排気ガスのタイミングを制御して行っているのだろうと思います。

もちろん、その他多くの改善がありますが、私の調べた範囲内では、上記の様なことをメインに行って、アトキンソンサイクル化で低下したトルクを補っているようです。

次回も、もう少しトヨタの高熱効率・低燃費エンジンについて書きたいと思います。

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