エンジン技術

1 ：名無しさん＠３周年：2013/02/21(木) 14:47:23.78 ID:0HEc6TAO.net

効率のための技術革新が進むエンジンの技術を議論するスレッド。

2 ：エンジン工学屋：2013/02/24(日) 12:44:14.97 ID:JEmnSNaL.net

日産から市販されたミラーサイクルエンジンは
ミラーサイクルで効率稼ぎ、パワーが必要な時に
スーパーチャージャーを稼動させ、パワーを稼ぐ方法をとっている。

常時スーパーチャージャーを稼動させていない事で
低付加時は１２００ｃｃであっても実排気量９００ｃｃ以上の
効率を発揮している。

ノッキング限界以上の高回転では、圧縮比１２と加給としては
非常に高い圧縮比を持つ、高効率加給エンジンになる。

3 ：エンジン工学屋：2013/02/24(日) 13:54:44.41 ID:JEmnSNaL.net

日産の記載にもあるとおり、ターボを避けたのは排気圧が上がるため。

それとスーパーチャージャーの進歩もあるでしょう。
圧送機であるルーツブロア方式のスーパーチャージャーは
昔の形状と違い、内部が螺旋状になっており、脈動の少ない
加給ができるようになり効率が上昇している。

過去、ユーノス８００に搭載されたリショルムコンプレッサーは
内部圧縮を伴い、製造コストも高く量産車にはあまり使われていない。

4 ：エンジン工学屋：2013/02/24(日) 17:33:10.06 ID:JEmnSNaL.net

ターボ加給は排気ガスでタービンから回転エネルギーを得て
回転遠心式のコンプレッサーを同軸で回転させる機構。

排気ガスの９４%は吸気した大気で、約６％が燃料の質量。
吸気により僅かに多い気体の流動エネルギーを利用しているのだから
高速の運動エネルギーがないと成立しない。

高速の運動エネルギーは内燃機関の膨張行程終了後に残る
残圧で発生し、自然吸気エンジンは計算上２．８気圧程度であり
冷却による圧力降下の為、実際には２．５気圧にも満たないくらいでしょう。

吸気制限で吸気を40％程度にしたら残圧が無くなり
排気工程でピストンが押し出すだけの排気管流動になる。
だから、その時点で排気抵抗を与える事が
回転力の損失となり効率が落ちる。

5 ：エンジン工学屋：2013/02/24(日) 18:18:00.51 ID:JEmnSNaL.net

排気の残圧のみを利用し、排気抵抗にならないターボは
存在し得ないだろうが、排気抵抗の発生が少なくするにはどうしたらよいか？

私の考える方法は、排気を２系統にして２つある排気バルブの１つを
下死点前４０度から下死点後４０度まで開き、残圧で流出する排気ガスから
タービンを回すエネルギーを得る。
もう１つの排気バルブを下死点後４０度から上死点後まで開き
別の排気管から排気をする。
ターボのタービンはツインスクロールとして、残圧でタービンを回す排気系統で
排気の流れる方向が変わった後に別スクロールで合流させる。
合流させる部分で絞り効果が発生し、下死点付近のみの排気管圧力は上昇するが
ピストンから伝わる回転抵抗の上昇にはならない。
通常排気の排気管も通常のターボよりは排気抵抗が少なくなると思う。

成立するかどうかは解らない。

6 ：エンジン工学屋：2013/02/25(月) 15:30:57.70 ID:kIXQJgAP.net

アクセス禁止の要請をしているようだな、せこい輩だ。

7 ：エンジン工学屋：2013/02/25(月) 16:50:32.77 ID:kIXQJgAP.net

NAと加給エンジンの燃焼１回分の発生トルクで効率は比較できる。

NA（圧縮比１２）の１０００ｃｃと比較する、０．４気圧加給エンジンは１０００/１．４で
（圧縮比１２）７１４ｃｃ相当となる。

NAの膨張行程後圧力と温度　　　　　570℃　　　２．８気圧
０．４気圧加給エンジンの場合　 　800℃　　　４．０気圧

ターボ加給エンジンの場合、４気圧と大気圧（１気圧）のタンクを結ぶパイプに
タービンが装着されていると考えればいい。
そして大気放出の状態では４気圧を維持するガスが供給される。
ガスはNAと同じ質量であるが、温度の違いが定容積では圧力の違いとなる。
膨張行程後で捨てるエネルギーが２３０℃以上多いターボエンジンは
タービンでエネルギーを回収し、加給圧で僅かに動力を発生させ圧縮工程の一部を
代行するが、加給でダウンサイジング化された２８６ｃｃの行程容積分である。

その反面タービンの仕事率は圧力で決まり、コンプレッサーの設定圧力に到達するまで
タービンの受ける圧力は増加し続け、抵抗も上がる。

8 ：エンジン工学屋：2013/02/25(月) 18:02:24.69 ID:kIXQJgAP.net

吸入空気と、体積が約２倍ある燃焼ガスの静圧を比較する時は
排気管の断面積を２倍にしないと比較はできない。
エンジンは吸気管の方が太く、静圧を比較する事はできない。

これはパイプに空気が流れている状態で
途中から細くなった状態で考えた状態を想定すると理解できる。

細い部分は大きい動圧となるが静圧は減少する。
太い部分は動圧が低くなるが静圧は増加する。
双方とも静圧＋動圧の総圧（全圧）は同じである。

２つの部分をU字型のパイプで繋げた時、太い部分から細い部分へ流れる。

EGRであれば排気の流速が遅い部分と、吸気の流速が早い
吸気ポート直前で繋げるといいのだろう。

9 ：名無しさん＠３周年：2013/02/26(火) 07:30:15.86 ID:UCBrWmDl.net

>>4
タービンが排気抵抗であって排気抵抗を与える事が回転力の損失になるんだったら
何でターボコンパウンドは熱効率が上がるの？

10 ：エンジン工学屋：2013/02/26(火) 17:58:45.29 ID:rf3TEWzQ.net

>>9
大型機関でも使用がまれにしかなく実用化されていると言いがたい。
狭い運転範囲で効率を上げている、用途限定の機関なのでしょう。

効率が上がる領域があるとしたら、ターボ加給で上がる排気圧力を
ターボ加給で吸気が設定圧力に達しているが
排気圧力を逃がさないと、さらに加給圧が上がる状態なのではないかと思う。
自動車のターボエンジンは、アクチュエーターでバルブ開閉をおこない
排気圧力を下げる排気バイパス経路が存在し、マフラーに繋がる。

大型機関では排気バイパス経路にタービンを付ける事が可能なほど
サイズが大きく、バイパス経路にタービンを設置する事は可能だろう。
マフラー経由で大気放出することは、抵抗を減らすがエネルギーを捨てている。
必要なだけ圧力を下降させる事ができれば、タービンで回収する動力は
単純にプラスになる。

大型機関は慣性重量の影響で、ダウサイジング効果が２次的に大きくなる。
機関容積あたりの出力を増大するメリットも加給を使う理由でしょう。