エンジンの設計について

質問

学校で課題が出されたのですが、さっぱり分かりません。困ってます。内容は、
「下記の４サイクル・オットーサイクル機関を設計せよ。ただし機械損失、放熱損失等はないものとする。
仕様は、出力８０ｋＷ
燃料は発熱量４４０００ｋJ/Kgのガソリンとし、混合比（空気と燃料の重量比）＝２０（燃料１に対し空気２０）、空気と燃焼ガスはＣｐ＝1.01kJ/KgＫＣｖ＝0.721ＫＪ/KgＫ、比熱比1.4の理想気体とする。
1）シリンダ数、回転数、圧縮比、平均有効圧力、圧力上昇比
2）シリンダの寸法
3）熱効率、燃料消費量
4）およその寸法、略図
なんですよ・・・。今熱機関でオットーサイクルを勉強したところで、こんな専門的な事言われてもさっぱり・・で・・・。
助けてください。。

回答No.1

tocoche

この課題については、「最高のエンジンを設計せよ」と言われているわけでもなく、決まった答えが１つあるわけでもないので、あまり「専門的」ととらえずに仕様にあった設計をすればいいと思います。
出題した側からみれば「（熱機関ばかりでなく今まで物理等で）習ったことが、ちゃんと使えるかどうか」を確認するものではないでしょうか。

・その混合比でガソリンが燃焼すると、ガス温度は何度上昇するか？
・ＰＶ線図が書けるか？（空気とガスを同じ比熱比にしているわけだし、これも答えとして期待されているでしょう）
・圧縮比と比熱比と効率、または温度比と効率の関係を理解しているか？
・無茶な設計をしていないか（例えば、秒速数万回転とか、数％しかない効率とか、単気筒なのにカウンタウエイトもフライホイールもないとか、「なんでそんな設計にしたの？」って言われるようなこと）

これぐらいがポイントで、及第点はとれるでしょう。
また、答えの自由度の大きい課題では「こだわり（ここに重点を置いて設計したとか、こういう構成にはこういうメリットがあるとか）」も期待されるでしょう。（エンジンマニアならＶ型とか水平対向とかロータリーとか、いろいろ出してくるでしょうが、それこそ「専門的」なことですね）