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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。

241 :エンジン工学屋:2013/03/23(土) 19:26:24.17 ID:eiDVBjEL.net
>>239
> >>234
> だから世界中が断熱作動と言ってるのは
> ガスタービンのコンプレッサーとタービンだけじゃないってば。
> ターボチャージャーのコンプレッサーとタービンもだってば。

言っている事がおかしなことばかりだ。ガスタービンは内燃機関だが
断熱膨張計算で出せないような圧縮、膨張過程になっている。
しれがエントロピー膨張、圧縮といわれる理由だろ?

レシプロは行程容積があり、そこからは排気工程で流動ガスとなり
排気管を流動するが、排気工程終了時圧力も断熱計算ができるから
ガスタービンとは全く違うプロセスで、
流動ガスからタービンで動力を得ることが同じだけ。

根本的に抜けているのが、圧力発生が静圧、動圧が同時に全圧で
ピストンに作用する事を考慮しているのか?

ガスタービンには圧縮機があるがターボのように同軸でタービンの出力から
動力を得ている。
ガスタービンは燃料の噴射口の設定で全く近辺の圧力が違う。
逆方向に向けたら逆噴射できるかもしれんくらい、エンジン内で圧力が偏る。
内燃機関は気筒内圧力差が瞬時に均一化される密閉空間で、全く違う。

圧縮機の役目はターボの場合、存在しないしあるとしたら気筒内だろう。
気筒内の圧力上昇は反作用が伴い、ピストンからクランクの回転抵抗として伝わる。

ガスタービンは内燃機関であるが、断熱膨張で測れない工程だから
エントロピー圧縮、膨張と言われる。

242 :エンジン工学屋:2013/03/23(土) 19:48:29.51 ID:eiDVBjEL.net
断熱エンジンは、セラミックが普及しだした時に言われたりした事があったが
冷却水を使わず強制的に冷却しない事で、断熱的なエンジンができるのではと
いうだけ。
実際はセラミックにそこまでの能力や強度は無かったのが事実だろう。
断熱ということは、熱のやり取りを断つということだ。

では断熱という言葉がよく出るかは、冷却が無い場合の数値が判明しないと
冷却損失を引く基本的数値がでないから。
そこから摩擦損失、慣性損失を引いて、出力になる。

断熱機関は実用上ありえないから、断熱膨張で計算できるプロセスを持つ
仕組みの機関を、そう言っているのではないのかな。

タービンは断熱膨張しないのは、燃焼ガスから熱を受けているだけだから。
膨張と謳うくらいの体積変化を伴いもしないし、ベンチュリー効果で
流動エネルギーを圧力にしても、エネルギー量が増えるわけではない。

243 :名無しさん@3周年:2013/03/23(土) 21:07:26.06 ID:ZrNYIsLn.net
>>235
あれ、
> ストローク対照クランク角度で、15.5%ストロークが多い。
> この事は、発生する力が15.5%大きい事を意味する。
これ、ピストンのストロークの話じゃなかったの?ならこの15.5%ストロークが多いってのは何の話?
(君は言葉の使い方が独特だし、計算過程なしに唐突に数字出すから、たまに何言ってんのかわからない事があるんだよね)

スラスト角度減らすのはもちろん意味あると思うよ
まあオフセットシリンダーで良いじゃんとは思うけど

> ここへの書込みは、同じピストン位置で書いているが何が言いたい?
> オットーの上死点後45度、73度の位置で書いた対照比較だ。
> 同じ位置で同じボアなら容積は同じ。

うーん、仕事は状態量じゃない…て言っても通じないんだろうから、極端な話、上死点後1度で
全ストロークの99%ストロークして、続く179度で残りの1%ストロークする機構があったとして、
これの効率は普通のクランク機構より良いのか?悪いのか?それとも変わらないのか?
そう言う話

244 :名無しさん@3周年:2013/03/23(土) 21:11:07.87 ID:ZrNYIsLn.net
>>236
> この機構で同じ回転数で変位スピードを早くすると効率が落ちるとあるが
> 上死点後15度までは通常と同じくらいの位置にピストンがあるのだよ?

だからその辺は標準エンジンに対してピストン変位速度の違いがどの程度なのかで変わってくるよ
燃焼期間が十分短くないと効率が悪化するってのと繋がってる
あと点火時期の進角は当然織り込み済み
と言うか、点火時期を変更しないと熱力学的な話だけになるので、問答無用で効率が落ちる
なぜそうなるのかってのは、説明するのがめんどくさいから等容度でググッてちょうだい
もっとも、理解するためには熱力学の知識が必要になるよ、あしからず

> 低回転でクランクが30度回転する間に燃焼できなければ、理論的に5倍の回転数にも出来ない。
> 実際7000回転が許容範囲の市販一般エンジンは多数あるだろ?

いやあのね、燃焼速度は回転数が上がると勝手に速くなるのよ…
ただし、火炎核の形成にかかる時間は燃焼速度と同じような比率では速くならないから、
回転数を上げても燃焼期間(クランク角度ね、念の為)が変化しないと言うわけじゃない
回転数を上げると進角が必要になるのはこの為だよ

245 :名無しさん@3周年:2013/03/23(土) 21:53:31.92 ID:ZrNYIsLn.net
>>241-242
いやぁ、面白いな
ちゃんと勉強した後で自分が書いてる事読み直したら相当恥ずかしくなると思うよ…w

・「エントロピー膨張/圧縮」って「等エントロピー膨張/圧縮」の事かな?それ「断熱膨張/圧縮」と同じ意味だからw
・タービンやコンプレッサの性能は断熱効率で評価するよ
・君がどう考えようが、内燃機関工学ではレシプロエンジンにおける過給機は出力ゼロのガスタービンとして扱うのが普通
 (出力ゼロってのは、単にタービンで得られた仕事をコンプレッサでの圧縮に全て費やすと言う意味ね、念の為)
・タービンではちゃんと膨張してるし、その比率を表す膨張比って言葉もあるよ

ちなみに、セラミックエンジンが話題に上らなくなったのは、冷却損失を減らした端から排気損失として
出て行くだけになって、それほど効率アップに繋がらなかったからと記憶してる
コジェネ全盛の今の時代なら、見捨てられなかったかもね

と言っても、今じゃエンジンの冷却水でランキンサイクル回して廃熱回収しようなんて時代だから、
わざわざセラミックエンジンなんて物をつくる必要もメリットも無いかもしれないけど

あと、>>231への返答待ってるよ

246 :名無しさん@3周年:2013/03/24(日) 06:50:55.69 ID:0EHf64Zb.net
ああそう言えば、当たり前だけど>>243の下の方は「燃焼期間はゼロにできない」と言うのが前提ね
これが無いと何言ってるのかわからなくなってしまってもおかしくない…

そう言う意味では、熱力学の話ではあるんだけど内燃機関工学の話でもあるね

247 :名無しさん@3周年:2013/03/24(日) 06:55:17.42 ID:YjDShDyn.net
>>241-242
ええ?開放系での断熱計算の仕方を知らないの?工学屋さんなんだよね?冗談やめてよ。

248 :名無しさん@3周年:2013/03/24(日) 07:37:16.71 ID:YjDShDyn.net
> 言っている事がおかしなことばかりだ。ガスタービンは内燃機関だが
> 断熱膨張計算で出せないような圧縮、膨張過程になっている。
> しれがエントロピー膨張、圧縮といわれる理由だろ?

なんで用語をそんな自分感覚で解釈してるの?。

> ガスタービンは内燃機関であるが、断熱膨張で測れない工程だから
> エントロピー圧縮、膨張と言われる。

| ブレイトンサイクル | 検索
または
| ガスタービンサイクル | 検索

1→2圧縮機で等エントロピー(断熱)圧縮
2→3燃焼器で等圧加熱
3→4タービンで等エントロピー(断熱)膨張

これを違うって言うんだね?世界に異を唱えるんだね?

249 :エンジン工学屋:2013/03/24(日) 13:17:57.73 ID:KyTnsoqo.net
>>248
そんなことではないよ。
ガスタービンならエンジン内で燃焼するとき、圧縮機の多段フィンで圧縮され
タービンまでの間に噴射ノズルがあり、タービン直前で圧縮空気と燃焼させる。
圧縮機とタービンの間は均一の圧力で構成されているわけではないでしょ。
噴射ノズルの直後は燃焼の始まりで、
フィンに高効率で燃焼後のガスの動圧を受けるように設計されている。
この状態が同一での推移ならエントロピーは、ある程度一定でしょ?
蒸気機関のように密閉型ブレイントンは可逆性で少ないが
ガスタービンは開放型だから非可逆でエントロピーはそれよりは多い。

しかし、エントロピーを問題にする事自体、効率の問題をややこしくするし
取り上げる必要も無い気がするが。
エントロピーとは、ある巨視的状態を「微視的に見た場合の乱雑さ」であり
大なり小なり、ピストンエンジン、ガスタービンの工程でも存在するでしょ?

NAと加給の効率の議論で、そこを取り上げるほど、冷却損失とか
流動抵抗値とかが明確化しているわけではないでしょ?

圧力が分子の衝突とかで大きさが決まっていたとしても
分子の個体差でランダムな部分はあるだろうけど、
その範囲を問題にするような議論なのか?

単にガスタービンのエネルギー発生とターボのメカニズムが似ていても
概念で、そうとらえた文献を自分なりに理解しているのは自分だろ?

ガスタービンはエンジンが吸気し、圧縮する動力を自ら生み出しているが
ターボの場合は流動ガスが存在し、そのエネルギーを取り出し、ターボ自体ではない
装着されたエンジンの吸気を加圧する。
川の流れは、水車を設置した時そこで流動速度を落とすのが当たり前。

250 :エンジン工学屋:2013/03/24(日) 15:16:40.37 ID:KyTnsoqo.net
>>244>>243
> いやあのね、燃焼速度は回転数が上がると勝手に速くなるのよ…

圧縮によって分子間が狭くなるから速くなるのは解るが、アイドリングや
低速回転時に効率が良い位置で点火すると考えると、
やはり圧力は上死点付近で、最高値ではないが十分に上がっているはず。

ならオットーでいくら上死点付近で容積変位スピードを高めた実験をしたとしても
オットーでは実験も出来ない事になる。

あのエンジンは上死点後45度前からから、圧力を回転に転化する効率を
かなりの領域で99%以上を保持する。
それが実験では不可能なのではないか?
回転動力への転化効率がいいから、容積の拡張スピードを速くしても
圧力が想定範囲内の状態である限り、オットーと機械的比較だからトルクは上がるでしょ。
通常のクランクは回転と供にコンロッドが傾き、その大きさであるスラスト角度に伴い
ストロークの速度を増していく。
スラスト角度が無い状態では、容積が最小でも回転力は発生しない。

図のオットーのストロークも87.42mm、上死点後15度では2mm弱のストローク。
回転力への転化は、ピストンが受ける圧力の 32% でしかない。
このエンジンは95.9%と効率が違う上、容積拡張速度も10%以上速い。
この領域で容積の変位スピードが速い事は、熱損失がかなり減る。

> 続く179度で残りの1%ストロークする機構があったとして、
> これの効率は普通のクランク機構より良いのか?悪いのか?それとも変わらないのか?
> そう言う話

ピストンエンジンは140度程度しか動力を受けていない事はバルブタイミングで判る。
その工程はオットーと殆ど変わらず、クランクオフセットがあるオットーの工程くらい。
上死点付近と下死点付近で圧力を回転力に変える効率が高い事が特徴。

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