ガソリンエンジン

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4ストロークエンジン
 (1)吸入
 (2)圧縮
 (3)燃焼・膨張
 (4)排気

ガソリンエンジン: gasoline engine)は、ガソリン機関ともいい、燃料ガソリン)と空気の混合気シリンダ中に吸入し、この混合気をピストンで圧縮したあと点火燃焼・膨張させて(予混合燃焼)ピストンを往復運動させる内燃機関である。

概要[編集]

電気による火花を用いて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、火花点火は天然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。また軽油を使ったディーゼルエンジン(圧縮着火エンジン)や、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。

主に使われるサイクルは吸気・圧縮・点火(膨張)・排気の4つの工程をとる4ストローク機関と、吸気と圧縮、点火と排気の2つの行程をとる2ストローク機関である。他にごく少数ではあるが、往復運動を伴わない(ピストン、コンロッド、クランクシャフト、傘状給排気バルブを持たない)ロータリーエンジンや、6つの行程を経る6ストローク機関も存在する。自動車用ガソリンエンジンのほとんどはオットーサイクル機関である。

通常はクランク機構で回転軸に出力する。燃焼は混合気の体積が最小になる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。なお、一時期日本のマツダリショルム・コンプレッサと組み合わせたミラーサイクル機関を量産していた。また、 トヨタ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ミラーサイクル機関そのものである。また、2ストロークエンジンはクラークサイクルである。

ガソリンエンジンは排気量あたりの出力が大きく、また高速回転による運転も容易で、振動や騒音が少なく静かであることから、乗用車をはじめ小型商業車、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。

熱勘定[編集]

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[1]

  • 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。

脚注[編集]

  1. ^ 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

関連項目[編集]