圧縮比 圧縮圧力の測定によるエンジンの診断

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圧縮比

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2015/01/28 03:19 UTC 版)

圧縮圧力の測定によるエンジンの診断

エンジンの状態を診断するために点火プラグを取り外してコンプレッションテスター(圧力計)を接続し、クランキングすることで圧縮圧力の測定を行い、エンジンを分解することなくシリンダーヘッドピストンリングの状態診断を行うことが出来る。

シリンダーの圧縮圧力から圧縮比を知ることは不可能であるが、カタログに記載されたスペック表などから圧縮比が判明している場合や、チューニング後に圧縮比を計算や測定で算出している場合など、エンジンの圧縮比が事前に分かっている場合には、以下の計算式から燃料に点火爆発しない場合の上死点における圧縮圧力を求めることが出来る。

p = p_0 C_r^\gamma

p0 は、ピストン下死点(Bottom Dead Center/BDC)でのシリンダー圧力であり、通常は大気圧である1気圧である。C>sub>r は圧縮比。γは混合気比熱比であり、通常は空気の値である1.4かメタン混合物の1.3の間の数値を用いる。

例えば、ガソリンエンジンで圧縮比が 10 : 1 に設定され空気を圧縮する場合、上死点(TDC)の圧縮圧力は下記の通りとなる。

 p_\mathrm{TDC} = (1\,\mathrm{bar}) \times 10^{1.4} = 25.1 \,\mathrm{bar}\; (=25.1\,\mathrm{kgf/cm^2})

この数値はカムタイミングに依存するが、通常の自動車用エンジンのデザインではこの数値を最低でも10バールまたはpsiで大ざっぱに表して圧縮比の15倍から20倍(このエンジンでは150 - 200 psi)に設定する。しかし、レース用の特殊エンジンや定置用のエンジンではこの数値の範囲から外れる場合もある。計算で得られた数値と実際に測定して得られた数値とが(カムタイミングなどを考慮しても)大きく異なる(測定結果が大幅に低い)場合はエンジンに何らかの不具合があると推定される。

圧縮圧力はピストンリングやバルブシートの劣化により、設計圧縮圧力から次第に下がっていく。粘度の高いエンジンオイルを使用することで多少は劣化による圧縮圧力の低下を応急修理的に回復させることも不可能ではないが、極端に圧縮圧力が下がっている場合、特に多気筒エンジンで各シリンダー間の圧縮平均値の-10%を上回るシリンダーが現れた場合には次のような方法で圧縮が落ちている原因を判定し、直ちに何らかの修理が必要である。

  • 圧縮圧力を測定して、計算で得られた数値(通常はメーカーにより基準数値が修理書などに記載されている)よりも極度に低いシリンダーが見つかった場合には、プラグホールから小さじ一杯程度のエンジンオイルをピストンヘッドに垂らして、再度圧縮圧力を測定する。
  • もしもこれで圧縮が大幅に回復した場合にはピストンリングピストンシリンダーなどの腰下の不具合に起因する圧縮漏れ(発進時に白煙を吹く場合には、オイルリング不良によるオイル上がりも併発している)であり、これでも圧縮が全く回復しない場合にはシリンダーヘッドヘッドガスケット、バルブシートとポペットバルブの密着具合などの腰上の不具合に起因する圧縮漏れ(発進時に白煙を吹く場合にはバルブステムシール不良によるオイル下がりも併発している)であること。圧縮の回復がわずかである場合には腰上と腰下の両方に不具合があることが判定出来る。
  • さらに部品ごとに細かく漏れの原因を探る場合にはleak-down testerを用いる場合もある。

  1. ^ Encyclopedia Britannica, Compression ratio, http://www.britannica.com/EBchecked/topic/130313/compression-ratio 2009年7月21日閲覧。 
  2. ^ なお、この例ではヘッドガスケットの厚さなどのクレビスボリュームは考慮していないので注意されたい。
  3. ^ このような手法を採ることで、燃焼室形状自体には手を付けることなく圧縮比を調整することが可能となるため、チューニングでピストンを交換する際には交換前後のピストンヘッド側のへこみの容積の把握も重要となる。
  4. ^ 4ストロークエンジンはピストン下死点で既に吸排気バルブが閉じており、この状態での容積を総排気量として圧縮比の計算を行えるが、2ストロークエンジンの場合はピストンが下死点から上昇しても吸排気ポートが開いている関係上ポートから圧縮圧力が逃げてしまう。そのため排気ポートが完全に閉じるポートタイミングを基点に総排気量を決定する必要があるので、2ストロークは同じボア×ストロークのシリンダーでも実質的な総排気量が低下してしまう=計算で算出される圧縮比も低下してしまうのである。
  5. ^ ヤマハ・DT50の国内仕様及び現行欧州仕様の諸元比較
  6. ^ Saab Variable Compression engine
  7. ^ Variable compression ratio engines






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