ガソリン‐エンジン【gasoline engine】
読み方：がそりんえんじん
ガソリンエンジン
燃料にガソリンを用いる容積型のエンジン。古くは揮発油発動機と呼ばれていた。現在、自動車用エンジンとしてもっとも多く使用されている。また熱機関と呼ばれるすべてのエンジンのなかで総生産基数、出力の総合計ともに他のエンジンを圧倒している。LPGや天然ガスエンジンと同じに火花点火式のピストンエンジンに分類され、正常な運転状態では燃料と空気の混合気に点火プラグで点火して後に燃焼が開始される。混合気が吸気バルブより上流で形成される予混合式とシリンダー内に直接燃料を噴射する直接燃料噴射式(直噴式)とがある。ガソリンは軽油のように着荷温度が低くないので火花による点が必要である。サイクル論的には定容サイクルで、あるオットーサイクルをルーツにもつ。小型軽量で出力が大きく、排気や騒音・振動特性に優れ、軽快でレスポンスがよく、また低コストで安価な材料で製造できる利点がある。しかし、ディーゼルエンジンに比べるとさらなる燃費改善が望まれている。
ガソリンエンジン
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/05/11 17:13 UTC 版)
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(1)吸入
(2)圧縮
(3)燃焼・膨張
(4)排気
C – クランクシャフト
E – 排気カムシャフト
I – 吸気カムシャフト
P – ピストン
R – コネクティングロッド
S – 点火プラグ
V – バルブ 赤：排気用、青：吸気用
W – 冷却水ジャケット
灰色部分はシリンダーブロック
ガソリンエンジン（英: gasoline engine）は、ガソリン機関ともいい、燃料であるガソリンと空気の混合気を圧縮したあと点火、燃焼（予混合燃焼）・膨張させるという行程を繰り返し、運動エネルギーを出力する内燃機関である。
概要
ガソリンを燃焼させる外燃機関もあるため（外燃機関は基本的に熱源を選ばない）、より厳密に「ガソリンを使って火花により点火するエンジン」を表現したい時は、「ガソリン火花点火式内燃機関」と呼ぶ。 火花放電により点火することから火花点火内燃機関や火花点火エンジンと書かれることもあるが、火花点火は燃料ガスなどによるエンジンも同様であるため、より幅広い意味合いになる。模型用ガソリンエンジンの一部およびマグネトー開発以前のガソリンエンジン開発初期にはグロープラグ点火による「ガソリングローエンジン」もある。
ほとんどは、ピストンを往復運動させてコンロッドとクランクシャフトで回転軸に出力するレシプロエンジンであり、行程数により更に分類される。 吸気・圧縮・膨張・排気の4つの行程をとる4ストローク機関に主に使われるサイクルはオットーサイクルである。燃焼は混合気の体積が最小になる上死点付近の短時間に一気に行われるため、容積がほぼ一定で燃焼する。このため定積燃焼サイクル、または開発者の名前からオットーサイクルと呼ばれる。かつてマツダがスーパーチャージャー付きミラーサイクル機関を実用化した。トヨタのハイブリッドカーであるプリウスのエンジンはアトキンソンサイクル機関と称しているが、そのうちのミラーサイクル機関である。 吸気と圧縮、膨張と排気の2つの行程をとる2ストローク機関はクラークサイクルである。 ごく少数ではあるが、6つの行程を経る6ストローク機関も存在する。
他に、往復運動を伴わないロータリーエンジンも実用化されている。
気筒あたりの行程容積が600mL程度を超えると熱効率が悪くなるので、大出力（仕事率）エンジンは多気筒でなければならない[1]。 ディーゼルエンジン（圧縮着火エンジン）よりも、高速回転が可能で、排気量あたりの出力が大きく、振動や騒音が小さく静かであり、小出力に適している。乗用車をはじめ小型商用車、自動二輪車などに広く利用される。かつては航空機用に1,000馬力以上の多気筒エンジンが用いられたこともあったが、第二次世界大戦後ジェットエンジンの普及により姿を消し、今日では小型のものが軽飛行機などに用いられるにとどまる。また寒冷地にはディーゼルエンジンよりも適しているため、該当地域で運用される軍用車には優先的に用いられていた。
意図して圧縮着火を起こさせる一部のエンジンを例外として、圧縮中に霧状・気化ガソリンが自己着火しノッキングを起こすと、不完全燃焼やエンジンが傷むなど不都合なので、同排気量・同燃料消費量から出力を向上させるべく圧縮比を上げるには、自己着火し難い＝オクタン価が高いガソリンを使用する事が必要となる。その為かつては四アルキル鉛など有機鉛化合物が添加されていたが、環境・安全性の観点から航空機用などを除いて殆どの国で禁止され、代わりのアンチノック剤が添加されるようになった。排気ガスには有毒な成分が多く含まれているが、制御と後処理で容易・安価に削減でき、排気ガス有毒成分規制開始直後には各種の方式が試されたが、その後三元触媒方式に収斂した。前述の四アルキル鉛など有機鉛化合物は、この触媒の機能を損なうので禁止された事情もある。
構造
４ストローク機関の主要部分は、以下の各部品で構成される。
- シリンダーブロック
- 主に鋳鉄製またはアルミニウム合金製のブロックで、内部にシリンダーの他、冷却水や潤滑油の通路が設けられている。 冷却水を用いず、外側にフィンを設けた空冷方式もある。
- ピストン
- 主にアルミニウム合金製の円筒形状の部品で、シリンダ内で往復運動を行う。圧縮工程では上昇しながら燃焼室内の混合気を圧縮し、燃焼行程では燃焼圧力を受けながら下降し、その力をコンロッドに伝える。排気工程では上昇しながら燃焼排気をシリンダ外に送り出し、吸気工程では下降しながら新しい混合気をシリンダ内に吸入する機能を持つ。熱伝導性に優れ、熱膨張が小さく軽量なものが望まれる。 多くの場合燃焼室側側面に溝が切られ、複数のピストンリングが嵌められ気密性を向上させ、オイル上がり・オイル下がりを実用的な範囲に留める。
- コネクティングロッド
- ピストンとクランクシャフトを連結し、ピストンの上下運動をクランクシャフトの回転運動に変換する。材料にはクロームモリブデン鋼や炭素鋼が用いられる。
- クランクシャフト
- ピストンの上下運動を回転運動に変換する。クランクシャフトの回転運動は、エンジンの出力を生み出すだけでなく、カムシャフトやオイルポンプなど、エンジン自体を構成する部品や補器類の駆動力も発生する。
- 吸気バルブ
- インテークマニホールドとシリンダーの間に設けられたバルブで、エンジンが吸気行程に移ったときに開くことにより、混合気をシリンダー内に導入する。
- 排気バルブ
- エキゾーストマニホールドとシリンダーの間に設けられたバルブで、エンジンが排気行程に移ったときに開くことにより、燃焼排気をシリンダー外に排出する。
- カムシャフト
- 吸気バルブ、排気バルブを適切なタイミングで開閉するためのカムを持つシャフトで、各バルブの開閉タイミングは、クランクシャフトの回転を伝えるタイミングベルトにより決定される。
- 点火プラグ
- 電気的に発生させた火花や赤熱により、圧縮された混合気に点火する。
- キャブレター・燃料噴射装置
- エンジンが吸気する空気にガソリンを混合させ、燃焼する混合気にする。燃料噴射装置で燃焼室内にガソリンを噴霧する場合もある。
- ラジエーター
- エンジンの焼き付きを防止する為、シリンダーを冷却する冷却水から熱を空中に発散させ、冷却水を適温に維持する。空冷などで省略される場合もある。
熱勘定
燃料が燃焼する際の熱を100%とした場合、その熱がどのように使われるかを示す言葉に、熱勘定というものがある。
以下はカルノーサイクルに従うガソリンエンジンの熱勘定の一例である。実際にはエンジンの性能差や動作環境によりこの割合は異なる[2]。
- 燃焼時の全エネルギー：100%
- 有効仕事：20 - 30%
- 機械的損失：5 - 10%
- 放射損失：1 - 5%
- 排気損失：30 - 35%
- 冷却損失：30 - 45%
すなわち、燃焼時のエネルギーの2割から3割程度しか仕事は取り出せない。 これはエンジン内のみの勘定であるため、実際には他の機構を伝達する際、さらに伝達時の損失が起こるが、排気からタービン等によりエネルギーを更に取り出す場合もある。
脚注
- ^ 櫻木徹 (2011年6月). “少気筒化の流れ～インターナショナルエンジンオフザイヤー2011～”. コラム. 住商アビーム自動車総合研究所. 2014年12月28日閲覧。
- ^ 萩原芳彦 監修 『ハンディブック 機械 改訂2版』 オーム社 2007年3月20日 p.449
参考文献
- 全国自動車整備専門学校協会 編『ガゾリン・エンジン構造』山海堂、2005年4月5日。ISBN 9784381088444。
関連項目
外部リンク
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ガソリンエンジン
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/03/15 09:18 UTC 版)
トリムモデルコード排気量最高出力最大トルクエンジンコード燃料供給方式触媒0-100 km/h最高速度生産期間TL, GTL B/L48D 1397 cm³ 51 kW (69 PS) bei 5250/min 106 Nm bei 3000/min C2J 770 キャブレター 無 06/1988–10/1993 B/L481 1721 cm³ 55 kW (75 PS) bei 5000/min 125 Nm bei 3250/min F2N 712 12,0 s 173 km/h 03/1986–12/1987 B/L48F 54 kW (73 PS) bei 5000/min 127 Nm bei 2750/min F3N 726 燃料噴射 有 12,5 s 172 km/h 07/1986–02/1994 TS, GTS, TSE L482 1721 cm³ 68 kW (92 PS) bei 5750/min 138 Nm bei 3000/min F2N 710 キャブレター 無 10,7 s 185 km/h 03/1986–03/1993 B/L48E 69 kW (94 PS) bei 5200/min 143 Nm bei 3000/min F3N 722/723 燃料噴射 有 03/1986–02/1994 66 kW (90 PS) bei 5250/min 140 Nm bei 3000/min 09/1989–06/1994 GTX, TXE B/L48C 1995 cm³ 88 kW (120 PS) bei 5500/min 168 Nm bei 4500/min J7R 746/747 燃料噴射 無 9,7 s 200 km/h 03/1986–12/1993 B/L48K 2165 cm³ 79 kW (107 PS) bei 5000/min 169 Nm bei 3500/min J7T 754/755 有 9,9 s 192 km/h 07/1986–06/1994 RX L483 1995 cm³ J7R 750/751 / - / TXI 1995 cm³ 103 kW (140 PS) bei 6000/min 176 Nm bei 4300/min J7R 燃料噴射 無 B/L48R 99 kW (135 PS) bei 6000/min 174 Nm bei 4300/min J7R 740 有 9,6 s 203 km/h 02/1990–06/1994 Turbo L48L 1995 cm³ 129 kW (175 PS) bei 5200/min 270 Nm bei 3000/min J7R 752 燃料噴射 無 7,4 s 227 km/h 04/1987–10/1993 119 kW (162 PS) bei 5500/min 260 Nm bei 3000/min J7R 756 有 8,1 s 222 km/h 02/1990–10/1992 J7系エンジン以外は横置き。この他にトルコ、ポルトガル、ユーゴスラビア向けに1,400ccがあり、アルゼンチンとコロンビア向けに1,600ccがあり、その他の西欧諸国向けには1,700cc、2,000cc、2,200ccと2,000ccのターボエンジンを積む高性能版に、1,900ccと2,100ccのディーゼルエンジン、2,100ccのターボディーゼルエンジンが用意された。
※この「ガソリンエンジン」の解説は、「ルノー・21」の解説の一部です。
「ガソリンエンジン」を含む「ルノー・21」の記事については、「ルノー・21」の概要を参照ください。
「ガソリンエンジン」の例文・使い方・用例・文例
- 直噴ガソリンエンジン
- ガソリンエンジン.
- ガソリンエンジンの気化器の中の空気の流れをコントロールするバルブ
- ガソリンエンジンで高圧を供給する変圧器でプラグをスパークさせる
- 点火順にガソリンエンジンの発火プラグに電圧を配分する装置
- タンクからガソリンエンジンへガソリンを運ぶパイプ
- ガソリン蒸気ではなく天然ガスを用いるガソリンエンジンと同様の内燃エンジン
- ガソリンエンジンのスパークプラグの極間に点火することのできる高圧を精製する第二巻き線つきの小型ダイナモ
- ガソリンエンジンで動く、初の広く利用できる／広く流通した自動車
- ペダル、あるいは低出力のガソリンエンジンで走らせることのできる原動機付き自転車
- 後輪にギヤで接続された低出力のガソリンエンジンと小さな車輪をもつ車両
- 小さいガソリンエンジン（モーターボートにあるような）
- 燃料噴射方式という,ガソリンエンジンへの燃料の供給法
- イグニッションコイルという,ガソリンエンジンの点火プラグに高圧電流を供給するコイル
- ハイブリッドカーは，電気モーターをガソリンエンジンと組み合わせており，従来の車と比べて低燃費，低排出ガスである。
ガソリンエンジンと同じ種類の言葉
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