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ガソリンエンジンの異常燃焼について
- ガソリンエンジンの異常燃焼についての質問です。スパークノック、プレイグニッション、デトネーションの定義とメカニズムが分かりません。
- また、デトネーションはノッキングの原因であり、筒内での発生率はどの程度なのかも知りたいです。
- さらに、デトネーションと衝撃波誘起燃焼の違いが分かりません。お力をお貸しください。
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お酒が入っているので間違えているかもしれませんが。 おそらくノッキングを調べていてたどり着いたのだと思います。ノッキング＝異常燃焼ではありません、異常燃焼の１つの副作用がノッキングです。挙げられた３つの内でプレイグニッションが、いわゆるノッキングで、他の２つは異常燃焼ではあるもののノッキングではない（ことが多い）です。それがデトネーションで（多くはノッキングにはならないが）ノッキングの原因になることもある、という意味（のはず）です。 リンクとか見ていないので違ってるかも知れませんが、いろいろ参照している資料の文章を丁寧に追っていくと、もう少し理解が進むのかも知れません。
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- BASKETMM
- ベストアンサー率29% (240/806)
私には総括してお答えする能力がありませんが、感想を述べます。 １．質問は、一度に沢山書かない方がよいと思います。 ....貴兄の質問に全部答えると、本が一冊出来てしまいます。 ２．言葉の定義と性質を分けて考えましょう。 ....定義「ノッキングとは。。。。。である。」 ....性質「ノッキングにより、。。。が高温になる。」 ３．基本的な誤解。多くの方がディーゼルよりガソリンの方が火がつきやすいと思って ....おられます。引火点（火種があるときに火がつく温度）はガソリンの方が低いが、 ....発火点（温度のみを上げて行くと火がつく温度）はディーゼルの方が低いのです。 ...._______________ディーゼル_________ガソリン .... 発火点___300～400°C _____400～500°C .... 引火点___ 45～80°C ______-35～46°C ４．多くに方々が、大学の大先生も、定義と性質をごちゃ混ぜに書いておられるので、 ....曖昧な考えが出回ります。 こんな事で、少し整理をして、個々の言葉を解明して行きましょう。お役に立たず申し訳ありません。
お礼
ご回答ありがとうございます！ 1回の投稿で質問が多くなってしまい申し訳ありませんでした。 確かに一つ一つの内容が重いですね（笑） デトネーション関連の既質問は、別途投稿させていただきます。 ＞４．多くに方々が、大学の大先生も、定義と性質をごちゃ混ぜに書いて ＞おられるので、....曖昧な考えが出回ります。 ＞こんな事で、少し整理をして、個々の言葉を解明して行きましょう。 ↑このことに関して、私も含め混乱になる元なのは、確かに感じました。 定義と性質を明確に分けて、本投稿内容を解明したく考えております！ その際はお手伝いいただければ幸いです！ ありがとうございます。
- trytobe
- ベストアンサー率36% (3457/9591)
あまり定量的な話ではないので、ガソリンエンジンの意図している動作と、それが狂わされる異常燃焼として分けるだけで済ませた方がいいです。 ガソリンは、空気と一緒にして火花をつけないと、「基本的には火が付かない」のです。 ただ、無理をすれば、軽油をつかうディーゼルエンジンのように、「圧力をかけて体積が小さくなるとともに温度が上がることで自発的に酸化して燃えて排気ガスになる」ということも起きるのです。ガソリンエンジンでは意図していないので、これが異常燃焼です。 火花で着火するのはプラグが放電するタイミングで調整できるのと、その放電のところから順番に「延焼」していってくれます。 しかし、異常燃焼で圧縮しただけで自然発火する場合は、それは「混合気全体が同時に反応」して、排気ガスを生み出す速度が音速を超え衝撃波を生むのです。 その速度の差での衝撃波の有無、また燃焼のプラグからの延焼か否か、そして、発火タイミングと膨張タイミングのずれによるエンジン回転の推進と抑制の発生、を念頭に置いていただければ、ご質問の内容は徐々にご理解いただけると思います。
お礼
ご回答ありがとうございます。 火花点火⇒プラグからの「延焼」⇒昇圧が緩慢⇒衝撃波発生せず スパークノック⇒「混合気全体が同時に反応」⇒急激な昇圧⇒衝撃波発生 というのは分かりやすい表現だなと思いました。 ただ、「混合気全体が同時に反応」というのは、どちらかというとHCCIのニュアンスに近く正常燃焼となる気がします。例えばプレイグの場合、ホットスポットによる局所的な自着火によって、未燃部分に対して急激に昇圧することでホットスポットと未燃部分との圧力比が大きくなり衝撃波が生じると考えています。 ※もちろんHCCIにおいても、筒内が不均質な混合気場や局所的に高温だとノッキングによる衝撃波が生じうることは承知しています。この場合はまさに「HCCIにおける異常燃焼」だと思います。 「異常燃焼で衝撃波が生じる場合は、自着火部とそれ以外の空間との圧力比が大きくなる時（臨界圧力に達した時）」 というのがポイントなのかなと考えています。 改めてご回答を眺めてみると、自着火直後の熱発生率とスパーク直後の熱発生率のオーダーが違うために、異常燃焼で場合によっては衝撃波が生じるんだろうなとは感じました。
お礼
ご回答ありがとうございます。 chiha2525_様のご回答中のノッキングと言う言葉を全て「広義のノッキング」として解釈した場合には、理路整然としていることに気づきました。 特に、 ＞それがデトネーションで（多くはノッキングにはならないが）ノッキングの原因になることもある、という意味（のはず）です。 ⇒この一文が、正に（２）の質問に対する本質的な答えだと感じました。 すなわち、「ノッキング」という言葉を、 (a)「広義のノッキング」と解釈した場合 ⇒デトネーションという異常燃焼によって、金属音の打音等（ノッキング）が発生しうる ⇒「デトネーションはノッキングの原因の一つ」は正。 (b)「狭義のノッキング（スパークノック）」と解釈した場合 ⇒スパークノック（ノッキング）によって発生した衝撃波が未燃部分を次々と着火（デトネーション） ⇒「ノッキングはデトネーションの原因の一つ」は正。 となり、「ノッキング」という言葉の解釈によって、「ノッキング」と デトネーションの因果関係が逆になりえそうです。 また、 ＞他の２つは異常燃焼ではあるもののノッキング ではない（ことが多い）です。 ⇒他の２つのうち1つは、「狭義のノッキング（スパークノック）」を指しますが、これが「ノッキングではない」とはどういうことか？？と考えさせられました。よくよく考えると、「狭義のノッキング（スパークノック）」は定義によりエンドガスの自着火だが、トレースノックのような非常に弱いノックでエンジンも頑丈なら金属の打音等（広義のノッキング）が生じないので、「ノッキングではない（ことが多い）」と書かれたのだと気付きました。 狭義と広義を抜くと、 「ノッキングは異常燃焼ではあるもののノッキングではない（ことが多い）」となりますしね（笑） ちなみに、「広義のノッキング」は、Wikipediaの一行目にあるように 「扉をコツコツと叩くことを意味し、自動車分野ではエンジンが金属性の打撃音及び打撃的な振動を生じる現象全般」と私は理解しておりますので、投稿中もあえて誤解を生まないように、いわゆる「狭義のノッキング」として浸透している「スパークノック」と書いて話を進めてました。 私が思うに、ガソリンエンジン燃焼に携わるエンジニアは、筒内で生じるスパークノックという現象がどういうものかを承知の上で、スパークノックのことを単に「ノッキング」と呼ぶことが多いので混乱の元になっていると思います。 （現に自動車技術会の論文集では、スパークノックのことを「ノッキング」という言葉で議論を進めているのがよくみられます。「ノッキング」のヒット数がやたら多いのでもはや慣用的に用いられてそうです。） 「ノッキング」という言葉は汎用性があり簡単な言葉であるので便利な反面、誤解を生みやすい言葉だなとつくづく思いました。 今後は、文中や口頭でみかける「ノッキング」という言葉を、狭義or広義で言っているのかを考えながら読み解くことが必要ですね（笑） 皆さまのおかげで（１）と（２）に関しての答えが得られましたが、（３）と（４）のデトネーションに特化した質問は別途投稿させていただきます。 （欲を言えば、（１）に関して議論している文献をご紹介いただければありがたいです(^_^;)） みなさま、本当にありがとうございました！