燃焼 ねんしょう 室 しつ (ねんしょうしつ)は、燃料 ねんりょう が燃焼 ねんしょう する空間 くうかん であり、熱 ねつ 機関 きかん においては燃焼 ねんしょう (酸化 さんか )により熱 ねつ エネルギーを発生 はっせい する部位 ぶい である。
ジェットエンジン の内燃 ないねん 室 しつ の模 も 式 しき 図 ず
内燃 ないねん 機関 きかん における燃焼 ねんしょう 室 しつ は、内燃 ないねん 室 しつ と呼 よ ばれることもある。
燃焼 ねんしょう で発生 はっせい した高熱 こうねつ のガス (排気 はいき ガス )は、元々 もともと の燃料 ねんりょう や混合 こんごう 気 き よりも遙 はる かに大 おお きな容積 ようせき に膨張 ぼうちょう し、大 おお きな圧力 あつりょく と熱量 ねつりょう を放出 ほうしゅつ する。例 たと えば、ガスタービン の場合 ばあい にはこの圧力 あつりょく を利用 りよう して軸 じく に接続 せつぞく されたタービンブレード を回転 かいてん させることが可能 かのう であり、ロケットエンジン の場合 ばあい には噴射 ふんしゃ ノズル によって圧力 あつりょく が解放 かいほう される方向 ほうこう を指定 してい することで、圧力 あつりょく を推力 すいりょく として利用 りよう 出来 でき る。
レシプロエンジン などは間欠 かんけつ 燃焼 ねんしょう であり、吸気 きゅうき によっても燃焼 ねんしょう 室 しつ 表面 ひょうめん の温度 おんど が下 さ げられるのに対 たい し、ロケットエンジン やジェットエンジン 、ガスタービン などは基本 きほん 的 てき に連続 れんぞく 燃焼 ねんしょう であり、燃焼 ねんしょう 室 しつ の冷却 れいきゃく は機関 きかん の寿命 じゅみょう に大 おお きく影響 えいきょう する。
レシプロエンジンの燃焼 ねんしょう 室 しつ は、上 うえ 死 し 点 てん 付近 ふきん にある時 とき のピストン やシリンダー 、シリンダーヘッド などで囲 かこ まれた空間 くうかん である。
ガソリンエンジンの燃焼 ねんしょう 室 しつ [ 編集 へんしゅう ]
通常 つうじょう はシリンダーヘッドに点火 てんか プラグ や吸排気 はいき バルブ が設 もう けた半球 はんきゅう 形 がた の凹 へこ みが設 もう けられ、ピストン冠 かんむり 面 めん やシリンダー上端 じょうたん 部 ぶ とともに「混合 こんごう 気 き を燃焼 ねんしょう させる部屋 へや 」である燃焼 ねんしょう 室 しつ を形成 けいせい する。ピストン冠 かんむり 面 めん は平面 へいめん もしくは軽 かる い膨隆があるが、バルブに対応 たいおう する凹 へこ みが設 もう けられることが多 おお い。ターボチャージャー などの過 か 給 きゅう 機 き 付 つ きエンジンでは圧縮 あっしゅく 比 ひ を下 さ げる目的 もくてき で窪 くぼ みが設 もう けられる場合 ばあい もある。
ガソリンエンジンの燃焼 ねんしょう 室 しつ には様々 さまざま な形状 けいじょう のものが存在 そんざい し、その形状 けいじょう によってそのエンジンの圧縮 あっしゅく 比 ひ が大 おお きく左右 さゆう され、エンジンの効率 こうりつ (出力 しゅつりょく や燃費 ねんぴ )に影響 えいきょう する。
エンジン設計 せっけい 者 しゃ は、燃焼 ねんしょう 室 しつ やシリンダー内 ない の過熱 かねつ (機械 きかい 的 てき 強度 きょうど を下 さ げるとともに、NOx の生成 せいせい を促 うなが す)を避 さ けつつ冷却 れいきゃく 損失 そんしつ を小 ちい さくし、混合 こんごう 気 き の完全 かんぜん 燃焼 ねんしょう を目的 もくてき に様々 さまざま な燃焼 ねんしょう 室 しつ 形状 けいじょう を考案 こうあん してきた。そのために有効 ゆうこう なのが、熱 ねつ 効率 こうりつ が低下 ていか する表面積 ひょうめんせき の大 おお きくなる細長 ほそなが く大 おお きな燃焼 ねんしょう 室 しつ ではなく、できるだけ表面積 ひょうめんせき が小 ちい さいコンパクトな燃焼 ねんしょう 室 しつ の採用 さいよう であった。
こうした改良 かいりょう の中 なか で混合 こんごう 気 き が燃焼 ねんしょう 室 しつ のなかで乱 らん 流 りゅう を形成 けいせい することが燃焼 ねんしょう 効率 こうりつ の改善 かいぜん に良 よ いことも分 わ かってきた。半球 はんきゅう 形 がた (英語 えいご 版 ばん ) やペントルーフ形 がた などでは、スワール (横 よこ 渦 うず 流 りゅう )やタンブル (縦 たて 渦 うず 流 りゅう )を形成 けいせい するようにヘッドとインテークの形状 けいじょう を工夫 くふう している。またシリンダ断 だん 面積 めんせき とヘッド断 だん 面積 めんせき をかえてピストン上昇 じょうしょう 時 じ には挟 はさ み込 こ まれた部分 ぶぶん で噴流 ふんりゅう を発生 はっせい するスキッシュエリアが設 もう けらえることも多 おお い。初期 しょき の排気 はいき 対策 たいさく ではCVCC のように希薄 きはく 混合 こんごう 気 き に点火 てんか するために補助 ほじょ 燃焼 ねんしょう 室 しつ や補助 ほじょ 吸気 きゅうき バルブなどが付加 ふか されることがあった。
通常 つうじょう 、点火 てんか プラグは燃焼 ねんしょう が伝播 でんぱ する速度 そくど を見込 みこ んで圧縮 あっしゅく 上 じょう 死 し 点 てん の少 すこ し前 まえ で点火 てんか を行 おこな うが、それ以前 いぜん にシリンダー内 ない で自己 じこ 着火 ちゃっか するノッキング が発生 はっせい することがある。ノッキングによる衝撃 しょうげき はピストンやシリンダーヘッドの損傷 そんしょう につながるため、通常 つうじょう は圧縮 あっしゅく 比 ひ を制限 せいげん したりノッキングセンサーによりノッキングを検知 けんち すると点火 てんか 時期 じき を遅 おく らせる方法 ほうほう がとられる。
燃焼 ねんしょう 室 しつ によるノッキングの起 お きにくさはメカニカルオクタン価 おくたんか と呼 よ ばれ、これが高 たか いエンジンはより高 たか い圧縮 あっしゅく 比 ひ が実現 じつげん できるため高 こう 出力 しゅつりょく で高 こう 燃費 ねんぴ となる。メーカーはメカニカルオクタン価 おくたんか を上 あ げるためにさまざまなシミュレーションや燃焼 ねんしょう 状態 じょうたい の観察 かんさつ を行 おこな っている。
初期 しょき のガソリンエンジンで多 おお く見 み られたサイドバルブ の燃焼 ねんしょう 室 しつ では、平 ひら たく横 よこ 方向 ほうこう に長 なが い形状 けいじょう を呈 てい しており、この形状 けいじょう を指 さ してフラットヘッド と呼 よ ばれる場合 ばあい が多 おお かった。しかしこのような形状 けいじょう は燃焼 ねんしょう 室 しつ の表面積 ひょうめんせき が大 おお きいため燃焼 ねんしょう 効率 こうりつ に劣 おと り、圧縮 あっしゅく 比 ひ もある程度 ていど までで頭打 あたまう ちとなる一方 いっぽう 、低 てい オクタン価 おくたんか の燃料 ねんりょう が使用 しよう 可能 かのう なことから、発電 はつでん 機 き などでは依然 いぜん として多 おお く使 つか われている。一方 いっぽう で出力 しゅつりょく を求 もと めた頭上 ずじょう 弁 べん 式 しき (OHV 、OHC )エンジンでは、下記 かき のような燃焼 ねんしょう 室 しつ が登場 とうじょう した。
サイドバルブからOHVに移行 いこう した初期 しょき の段階 だんかい で登場 とうじょう した形式 けいしき で、燃焼 ねんしょう 室 しつ 形状 けいじょう は文字通 もじどお り洋式 ようしき の浴槽 よくそう のような長方形 ちょうほうけい の形状 けいじょう を採 と っている。吸排気 はいき バルブはシリンダーヘッドに対 たい して垂直 すいちょく に配置 はいち されるため、機械 きかい 加工 かこう が容易 ようい で最低限 さいていげん の設計 せっけい 変更 へんこう でサイドバルブをOHV化 か 可能 かのう であったため、多 おお くのエンジンでこの形式 けいしき が採用 さいよう された。しかし、燃焼 ねんしょう 室 しつ 内 ない の乱 らん 流 りゅう 形成 けいせい が比較的 ひかくてき 容易 ようい な反面 はんめん 、燃焼 ねんしょう 効率 こうりつ に劣 おと るため、次第 しだい に後述 こうじゅつ の形式 けいしき に改良 かいりょう されていくことになった。また、トヨタ の1E型 がた 、および2E型 がた 、3E型 がた ガソリンエンジン のように1気筒 きとう あたり3バルブ のSOHCでありながらバスタブ型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ を採用 さいよう したエンジンも存在 そんざい する。
楔 くさび 型 がた (ウェッジ型 がた )[ 編集 へんしゅう ]
燃焼 ねんしょう 室 しつ の形状 けいじょう が、横 よこ から見 み て楔 くさび のような、細長 ほそなが い三角形 さんかっけい 状 じょう を呈 てい しているもの。吸排気 はいき バルブがシリンダーヘッドに対 たい して斜 なな めに配置 はいち されるため、ターンフロー エンジンにおいては吸排気 はいき ポート の曲 ま がりがゆるやかに設計 せっけい でき、圧縮 あっしゅく 比 ひ もバスタブ型 がた と比較 ひかく して高 たか く採 と ることが可能 かのう となった。OHVのみならずOHC形式 けいしき でも、ターンフローエンジンにおいては、後述 こうじゅつ の多 た 球 たま 型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ が登場 とうじょう するまで主流 しゅりゅう の形式 けいしき であった。
イタリア ・Malossi 社 しゃ のスクーター 用 よう 2ストロークエンジン のシリンダーヘッド 2ストローク用 よう ヘッドは燃焼 ねんしょう 室 しつ と点火 てんか プラグのみを備 そな えたもので吸排気 はいき バルブによる燃焼 ねんしょう 室 しつ 形状 けいじょう の制約 せいやく がないため今日 きょう でも大 おお きなスキッシュエリアを持 も った理想 りそう 的 てき な半球 はんきゅう 型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ を採用 さいよう するものが多 おお い
燃焼 ねんしょう 室 しつ の形状 けいじょう が球 たま を半分 はんぶん もしくは1/3程度 ていど に切 き り取 と った形状 けいじょう を呈 てい しているもの。クロスフロー 式 しき シリンダーヘッドの登場 とうじょう と共 とも に現 あらわ れた形式 けいしき で、燃焼 ねんしょう 室 しつ の表面積 ひょうめんせき が容積 ようせき に対 たい して小 ちい さくなるので冷却 れいきゃく 損失 そんしつ を小 ちい さくでき、燃焼 ねんしょう の圧力 あつりょく が均等 きんとう に広 ひろ がる流体 りゅうたい 力学 りきがく 的 てき に理想 りそう 的 てき な形状 けいじょう のため、多 おお くのエンジンでこの形状 けいじょう が使用 しよう された。
代表 だいひょう 的 てき なものとしてはHemispherical(ヘミスフェリカル:半球 はんきゅう 状 じょう の~)という燃焼 ねんしょう 室 しつ 形状 けいじょう がそのまま名称 めいしょう となっているHEMI エンジンがある[注釈 ちゅうしゃく 1] 。
変 か わった所 ところ では吸気 きゅうき をOHV、排気 はいき をサイドバルブで行 おこな うとなるローバー のIOEエンジン は傾斜 けいしゃ した平面 へいめん のシリンダーヘッドと独特 どくとく なピストンヘッドおよび排気 はいき バルブまわりの形状 けいじょう により半球 はんきゅう 形 がた (正確 せいかく には逆 ぎゃく 半球 はんきゅう 形 がた )に近似 きんじ した燃焼 ねんしょう 室 しつ を形成 けいせい する。
しかし、欠点 けってん として燃焼 ねんしょう 室 しつ 内 ない の流体 りゅうたい 効率 こうりつ が良 よ すぎる故 ゆえ に乱 みだれ 流 りゅう の形成 けいせい が行 おこな いにくいという点 てん が挙 あ げられ、一部 いちぶ のエンジンでは吸気 きゅうき バルブ以外 いがい にごく小 ちい さな補助 ほじょ 吸気 きゅうき バルブをおくなどの手法 しゅほう で乱 らん 流 りゅう を強制 きょうせい 的 てき に引 ひ き起 お こす対策 たいさく が採 と られることもあった(三菱 みつびし ・MCA-JET バルブなど)。
また大 おお きな半球 はんきゅう 形状 けいじょう を取 と った場合 ばあい 、圧縮 あっしゅく 比 ひ を高 たか めていくにはピストン側 がわ のピストントップを大 おお きく盛 も り上 あ げる加工 かこう も不可欠 ふかけつ であったため、ピストン側 がわ の重量 じゅうりょう 増加 ぞうか を嫌 きら った設計 せっけい 者 しゃ によっては、後述 こうじゅつ の多 た 球 たま 型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ を採用 さいよう して燃焼 ねんしょう 室 しつ の燃焼 ねんしょう 効率 こうりつ 低下 ていか を最小限 さいしょうげん に抑 おさ えながら、ピストンの軽量 けいりょう 化 か と同時 どうじ に圧縮 あっしゅく 比 ひ を高 たか める手法 しゅほう が採 と られることもあった。
DOHC やSOHCマルチバルブ の普及 ふきゅう で吸排気 はいき バルブ2本 ほん ずつの4バルブ構成 こうせい が登場 とうじょう してくると平 ひら たいポペットバルブ の先端 せんたん で半球 はんきゅう の形状 けいじょう が崩 くず れてしまいやすいことや、半球 はんきゅう の曲線 きょくせん に合 あ わせてバルブを配置 はいち するとバルブ挟 はさ み角 かく が極端 きょくたん に広 ひろ くなってしまいがちなことからマルチバルブエンジンでは後述 こうじゅつ のペントルーフ型 がた が主流 しゅりゅう となった。なお、2019年 ねん 7月 がつ にフルモデルチェンジを実施 じっし した4代目 だいめ ダイハツ・タント から搭載 とうさい が開始 かいし された第 だい 4世代 せだい KF-VE型 がた (NA)及 およ びKF-VET型 がた (ターボ仕様 しよう ) は、軽自動車 けいじどうしゃ を含 ふく む4輪 りん 車 しゃ 用 よう の4バルブヘッド のガソリンエンジンとしては世界 せかい 初 はつ となる半球 はんきゅう 型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ を採用 さいよう した。
RFVC
特殊 とくしゅ な半球 はんきゅう 型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ の採用 さいよう 例 れい としては、本田技研工業 ほんだぎけんこうぎょう のオートバイ 部門 ぶもん が1982年 ねん にBaja_1000 用 よう ワークスレーサーとして開発 かいはつ したXR500R 、それに採用 さいよう したRFVC (R adial F our V alve C ombustion C hamber/放射状 ほうしゃじょう 4バルブ燃焼 ねんしょう 室 しつ )が挙 あ げられる。RFVCは複雑 ふくざつ なロッカーアーム 配置 はいち により、広 ひろ い挟 はさ み角 かく の4本 ほん のバルブを放射状 ほうしゃじょう に配置 はいち した事例 じれい であり、真 しん の半球 はんきゅう 型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ を実現 じつげん すると共 とも に、バルブ径 みち を限界 げんかい まで広 ひろ げていた。SOHC におけるマルチバルブ 技術 ぎじゅつ の先駆 せんく ともいえる事例 じれい でもある。
この技術 ぎじゅつ は1983年 ねん 、XLX250R より市販 しはん 車 しゃ にも導入 どうにゅう され、後 のち にDOHC ヘッド化 か されてCBX250RS ・GB250クラブマン などの各 かく オンロードバイクにも搭載 とうさい された。しかし容易 ようい に想像 そうぞう 出来 でき るように、RFVCはシリンダーヘッドが大 おお きくなりやすく、隣 とな り合 あ う気筒 きとう 間 あいだ でバルブ開閉 かいへい 機構 きこう 同士 どうし が干渉 かんしょう を起 お こしやすい。そのため個々 ここ のシリンダーが独立 どくりつ しているエンジン、すなわち単 たん 気筒 きとう やV型 がた 2気筒 きとう 、水平 すいへい 対向 たいこう 2気筒 きとう 以外 いがい には採用 さいよう が難 むずか しいという、大 おお きな欠点 けってん があった。実際 じっさい にホンダも、単 たん 気筒 きとう にしか採用 さいよう していない。しかしホンダは、1つの吸排気 はいき ポート 当 あ たり、1つのキャブレター と1本 ほん のエキゾーストパイプ を配置 はいち する という極 きわ めて精緻 せいち な機構 きこう を採用 さいよう し、単 たん 気筒 きとう ながらも直列 ちょくれつ 2気筒 きとう に迫 せま る12,000rpm以上 いじょう の最大 さいだい 回転 かいてん 数 すう を誇 ほこ るハイチューンエンジンとしてその名 な が広 ひろ く知 し られた。
ただし、4本 ほん のバルブを放射状 ほうしゃじょう に配置 はいち し、それによって真 しん の半球 はんきゅう 型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ と最大 さいだい のバルブ径 みち を実現 じつげん する、という発想 はっそう はホンダが最初 さいしょ ではない。1930年代 ねんだい に、少 すく なくとも試作 しさく はされたことが判 わか っており、1967年 ねん には、BMW が同 おな じ発想 はっそう に基 もと づくレーシングエンジンを開発 かいはつ している[1] 。このM10型 がた エンジンは1,991ccの直列 ちょくれつ 4気筒 きとう で、2本 ほん ずつの吸気 きゅうき バルブと排気 はいき バルブが、それぞれ向 む かい合 あ わせに配置 はいち されるという、ターンフローでもクロスフローでもない、特殊 とくしゅ な給 きゅう 排気 はいき 方式 ほうしき を採用 さいよう していた。バルブ開閉 かいへい 機構 きこう 同士 どうし が干渉 かんしょう する問題 もんだい は、バルブ配置 はいち を(真上 まうえ から見 み て)21度 ど ねじることによって解決 かいけつ している。しかし複雑 ふくざつ な構造 こうぞう の割 わり に、後述 こうじゅつ のペントルーフ型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ の4バルブエンジンに対 たい し明確 めいかく なメリットが無 な く、成功 せいこう 作 さく とは言 い えなかった。
フォード・302エンジン の4.9L V8シリンダーヘッド。ハート型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ を持 も つOHVヘッドである
半球 はんきゅう 型 がた の亜種 あしゅ と呼 よ べる形式 けいしき で、燃焼 ねんしょう 室 しつ の形状 けいじょう が複数 ふくすう の球面 きゅうめん を組 く み合 あ わせた形状 けいじょう を呈 てい しているもの。多 おお くの場合 ばあい 吸排気 はいき バルブと点火 てんか プラグにあわせて3つの球面 きゅうめん とすることが多 おお かったため、燃焼 ねんしょう 室 しつ はハート の形 かたち を呈 てい し、ハート型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ と呼 よ ばれることもあった。
半球 はんきゅう 型 がた に比 くら べて流体 りゅうたい 力学 りきがく 的 てき には不利 ふり な形状 けいじょう であるが、ピストントップを大 おお きく盛 も り上 あ げることなく圧縮 あっしゅく 比 ひ を高 たか くとることが可能 かのう であり、乱 らん 流 りゅう の形成 けいせい も比較的 ひかくてき 良好 りょうこう であったことから、吸気 きゅうき 1・排気 はいき 1の2バルブ構成 こうせい を取 と るシリンダーヘッドではOHV、OHC、ターンフロー、クロスフローの別 べつ なく幅広 はばひろ くこの形式 けいしき が採用 さいよう された。半球 はんきゅう 型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ からの移行 いこう の例 れい としては三菱 みつびし ・4G54エンジン において、旧来 きゅうらい の半球 はんきゅう 型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ +MCI-JETバルブの組 く み合 あ わせがオーストラリアの三菱 みつびし ・マグナ での最終 さいしゅう 型 がた エンジンではハート型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ に変更 へんこう され、結果 けっか 的 てき にMCI-JETバルブが廃止 はいし できた事例 じれい があげられる。
また、バスタブ型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ や楔 くさび 型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ をプライベーターがチューンする際 さい にもこの形式 けいしき の燃焼 ねんしょう 室 しつ は多用 たよう された。具体 ぐたい 的 てき には元 もと の燃焼 ねんしょう 室 しつ を一度 いちど アルゴン溶接 ようせつ などで埋 う めてしまい、改 あらた めて吸排気 はいき バルブ周辺 しゅうへん にスキッシュエリアと半球 はんきゅう を形成 けいせい するように削 けず り直 なお すのである。場合 ばあい によってはバルブシートを一度 いちど 取 と り外 はず して、バルブ自体 じたい もステムが長 なが い物 もの に交換 こうかん することでバルブ全体 ぜんたい をピストントップに近 ちか づけ、ピストントップや時 とき にシリンダー側面 そくめん にバルブリセスを設 もう けることで極限 きょくげん まで圧縮 あっしゅく 比 ひ を向上 こうじょう させる手法 しゅほう もビッグバルブへの交換 こうかん の際 さい には行 おこな われることがあった。
STDCC
ハート型 がた 以外 いがい の形状 けいじょう の採用 さいよう 例 れい としては、スズキ のオートバイ 部門 ぶもん が1982年 ねん のスズキ・GS125E から採用 さいよう したSTDCC (S uzuki T win D ome C ombasjon C hamber/2ドーム式 しき 燃焼 ねんしょう 室 しつ )が上 あ げられる。STDCCは点火 てんか プラグをセンタープラグとして吸排気 はいき バルブの中間 ちゅうかん に配置 はいち し、吸排気 はいき バルブを中心 ちゅうしん に2つの半球 はんきゅう を並 なら べることで、ダルマ に似 に た形状 けいじょう の燃焼 ねんしょう 室 しつ が形成 けいせい された。STDCCは主 おも に2バルブエンジンに対 たい して広 ひろ く採用 さいよう されており、燃焼 ねんしょう 室 しつ 内 ない の乱 らん 流 りゅう の形成 けいせい が良好 りょうこう な事 こと から低速 ていそく 域 いき での粘 ねば り強 づよ いトルク特性 とくせい と高 こう 燃費 ねんぴ を実現 じつげん できるとした。
TSCC
STDCCは1980年 ねん のスズキ・GSX750E に導入 どうにゅう されたTSCC (T win S wirl C ombasjon C hamber/2渦 うず 流 りゅう 式 しき 燃焼 ねんしょう 室 しつ )がベースとなっている技術 ぎじゅつ である。TSCCはDOHC4バルブエンジンに多 た 球 たま 型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ の概念 がいねん を持 も ち込 こ んだ事例 じれい であり、吸排気 はいき バルブを中心 ちゅうしん に4つの半球 はんきゅう が組 く み合 あ わされ、ダルマが二 ふた つ並 なら んだような形状 けいじょう [1] を示 しめ す事 こと になる。TSCCは後述 こうじゅつ のペントルーフ型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ と組 く み合 あ わされたニューTSCCに発展 はってん し、現在 げんざい のスズキ・GSX-R シリーズにも引 ひ き続 つづ き採用 さいよう され続 つづ けている。
DOHCシリンダーヘッドのカットモデル。吸排気 はいき バルブの設置 せっち 角度 かくど (バルブ挟 はさ み角 かく )が狭 せま くなればなるほど、ペントルーフの頂点 ちょうてん は平 たい らに近 ちか づいてゆき、圧縮 あっしゅく 比 ひ が高 たか まる事 こと になる
DOHCやSOHCのマルチバルブエンジンの登場 とうじょう と共 とも に登場 とうじょう した形式 けいしき 。主 おも に4本 ほん の吸排気 はいき バルブ[注釈 ちゅうしゃく 2] の先端 せんたん 形状 けいじょう に合 あ わせて、建物 たてもの の屋根 やね のような三角形 さんかっけい の形状 けいじょう を呈 てい した燃焼 ねんしょう 室 しつ である。半球 はんきゅう 型 がた に比 くら べて若干 じゃっかん 流体 りゅうたい 力学 りきがく 的 てき には不利 ふり な形状 けいじょう であるが、点火 てんか プラグを吸排気 はいき バルブの間 あいだ に配置 はいち 出来 でき るセンタープラグ が容易 ようい に実現 じつげん でき、火花 ひばな の伝播 でんぱ 効率 こうりつ が非常 ひじょう に良 よ くなることや、バルブ挟 はさ み角 かく を狭 せま く取 と ることで三角形 さんかっけい の頂点 ちょうてん を低 ひく くして圧縮 あっしゅく 比 ひ を高 たか めることも可能 かのう で、カムシャフトの間隔 かんかく を狭 せば めることでDOHCシリンダーヘッドの小型 こがた 軽量 けいりょう 化 か も可能 かのう となることから、現在 げんざい のガソリンエンジンの主流 しゅりゅう と言 い える形式 けいしき となっている。
この形式 けいしき も半球 はんきゅう 型 がた 燃焼 ねんしょう 室 しつ 同様 どうよう に燃焼 ねんしょう 室 しつ 内 ない の流体 りゅうたい の流 なが れる効率 こうりつ が良 よ すぎる故 ゆえ に乱 みだれ 流 りゅう の形成 けいせい が行 おこな いにくいという点 てん が挙 あ げられ、メーカーによっては吸気 きゅうき バルブの片方 かたがた を低 てい 回転 かいてん 域 いき で不 ふ 作動 さどう とすることで吸入 きゅうにゅう 空気 くうき の流速 りゅうそく を高 たか めて乱 らん 流 りゅう の形成 けいせい を促 うなが す機構 きこう が採用 さいよう されること(トヨタ・T-VIS など)もあった。今日 きょう では可変 かへん バルブ機構 きこう の発達 はったつ により吸気 きゅうき バルブの休止 きゅうし 機構 きこう と共 とも にバルブタイミングを可変 かへん させる手法 しゅほう も確立 かくりつ され、高 こう 出力 しゅつりょく と高 こう 燃費 ねんぴ を両立 りょうりつ することが可能 かのう となっている。
ディーゼルエンジンの技術 ぎじゅつ に由来 ゆらい する副 ふく 室 しつ 式 しき については、過去 かこ にホンダ のCVCC エンジンなど一部 いちぶ で採用 さいよう 例 れい があるが、この際 さい は採用 さいよう は一時 いちじ 的 てき なものにとどまっていた。しかし2010年代 ねんだい に入 はい り、主 おも にレーシングカー用 よう のターボエンジンにおいて「プレチャンバー」と呼 よ ばれる副 ふく 室 しつ 式 しき を採用 さいよう する例 れい が見 み られるようになった。
具体 ぐたい 的 てき には、点火 てんか プラグの周辺 しゅうへん をキャップのようなもので覆 おお い副 ふく 燃焼 ねんしょう 室 しつ (プレチャンバー)とし、主 しゅ 燃焼 ねんしょう 室 しつ との間 あいだ を細 ほそ いオリフィスで結 むす ぶ。そして主 しゅ 燃焼 ねんしょう 室 しつ における圧縮 あっしゅく 行程 こうてい が進 すす むと、オリフィスを経由 けいゆ して混合 こんごう 気 き がプレチャンバーに流 なが れ込 こ む(パッシブ式 しき 。他 た にプレチャンバーに直接 ちょくせつ 混合 こんごう 気 き を送 おく るアクティブ式 しき もある)。その状態 じょうたい で点火 てんか プラグが点火 てんか すると、プレチャンバー内 ない で発生 はっせい した火炎 かえん がオリフィス経由 けいゆ で主 しゅ 燃焼 ねんしょう 室 しつ にジェット噴流 ふんりゅう となって噴 ふ き出 だ し、主 しゅ 燃焼 ねんしょう 室 しつ 内 ない の混合 こんごう 気 き を一気 いっき に燃焼 ねんしょう させる[2] 。
プレチャンバー型 がた は、2014年 ねん からのF1 で使 つか われる1.6L・V6ターボエンジンで採用 さいよう されているほか(2014年 ねん にメルセデス が採用 さいよう したのを皮切 かわき りに、2017年 ねん までに全車 ぜんしゃ が採用 さいよう した)、スーパーフォーミュラ ・SUPER GT (GT500クラス)で使 つか われているNRE(Nippon Race Engine )にも2016年 ねん 頃 ころ からその技術 ぎじゅつ が投入 とうにゅう された[3] 。市販 しはん 車 しゃ では2020年 ねん 発表 はっぴょう のマセラティ・MC20 で初 はじ めて採用 さいよう された[2] 。2023年 ねん 10月 がつ のJAPAN MOBILITY SHOW では、日本特殊陶業 にっぽんとくしゅとうぎょう が既存 きそん の点火 てんか プラグと交換 こうかん 可能 かのう なプレチャンバープラグを参考 さんこう 出品 しゅっぴん した[4] 。
ディーゼルエンジンの燃焼 ねんしょう 室 しつ [ 編集 へんしゅう ]
ディーゼルエンジン の燃焼 ねんしょう 室 しつ は、燃料 ねんりょう 噴射 ふんしゃ 装置 そうち の方式 ほうしき によって、下記 かき の二 に 種類 しゅるい に大別 たいべつ 出来 でき る。ディーゼルエンジンのシリンダーヘッド下面 かめん は平 たい らで、吸排気 はいき バルブの間 あいだ にはバルブ挟 はさ み角 かく が無 な く、全 すべ て平行 へいこう 配置 はいち である。
直接 ちょくせつ 噴射 ふんしゃ 式 しき [ 編集 へんしゅう ]
オープンチャンバー式 しき や単 たん 室 しつ 式 しき とも呼 よ ばれるこの形式 けいしき は、噴射 ふんしゃ ノズルが直接 ちょくせつ シリンダー内 ない に燃料 ねんりょう を噴射 ふんしゃ する[注釈 ちゅうしゃく 3] 。そのため、シリンダーヘッド側 がわ にはガソリンエンジンのような凹 へこ んだ燃焼 ねんしょう 室 しつ は存在 そんざい せず、ピストントップのキャビティ と呼 よ ばれる凹 へこ みに燃料 ねんりょう が噴射 ふんしゃ されて燃焼 ねんしょう を行 おこな う。すなわちこのピストンキャビティが燃焼 ねんしょう 室 しつ である[5] 。なお、キャビティ形状 けいじょう はトロイダル型 がた (浅 あさ 皿 さら )、トロイダル型 がた (深 ふか 皿 さら )、リエントラント型 がた 等 とう がある。
また、対向 たいこう ピストンエンジン にはシリンダーヘッドが存在 そんざい せず、対向 たいこう する2個 こ のピストン冠 かんむり 面 めん とシリンダー壁 かべ で燃焼 ねんしょう 室 しつ を構成 こうせい する。シリンダーの中程 なかほど が燃焼 ねんしょう 室 しつ となり、この側面 そくめん に噴射 ふんしゃ ノズルが備 そな わる直接 ちょくせつ 噴射 ふんしゃ 式 しき である。
直接 ちょくせつ 噴射 ふんしゃ 式 しき と異 こと なり、シリンダーヘッドに設 もう けられた副 ふく 燃焼 ねんしょう 室 しつ 内 ない に燃料 ねんりょう の噴射 ふんしゃ を行 おこな う形式 けいしき 。副 ふく 燃焼 ねんしょう 室 しつ の形式 けいしき により、予 よ 燃焼 ねんしょう 室 しつ 式 しき と渦 うず 流 りゅう 室 しつ 式 しき に細別 さいべつ できる。どちらの形式 けいしき でもピストントップの凹 へこ みが主 しゅ 燃焼 ねんしょう 室 しつ と呼 よ ばれるが、直接 ちょくせつ 噴射 ふんしゃ 式 しき のそれに比 くら べるとごく浅 あさ い。主 しゅ 燃焼 ねんしょう 室 しつ に対 たい する副 ふく 燃焼 ねんしょう 室 しつ の容積 ようせき は、予 よ 燃焼 ねんしょう 室 しつ 式 しき の場合 ばあい で30 - 40 %程度 ていど 、渦 うず 流 りゅう 室 しつ 式 しき の場合 ばあい で70 - 80 %程度 ていど である。
副 ふく 燃焼 ねんしょう 室 しつ 内 ない にグロープラグ と噴射 ふんしゃ ノズルが設 もう けられており、寒冷 かんれい 時 じ での始動 しどう 時 じ はグロープラグからの熱 ねつ で、副 ふく 燃焼 ねんしょう 室 しつ の空気 くうき を事前 じぜん に予熱 よねつ することにより始動 しどう を容易 ようい にさせて、運転 うんてん 開始 かいし 後 ご は圧縮 あっしゅく によって熱 ねっ せられた空気 くうき が副 ふく 燃焼 ねんしょう 室 しつ に入 はい り込 こ むことで着火 ちゃっか する。着火 ちゃっか した燃料 ねんりょう は高 たか い流速 りゅうそく の火炎 かえん となって主 しゅ 燃焼 ねんしょう 室 しつ へ放出 ほうしゅつ される。副 ふく 燃焼 ねんしょう 室 しつ の主 しゅ 燃焼 ねんしょう 室 しつ 側 がわ の開口 かいこう 部 ぶ は「噴口」と呼 よ ばれ、ここで流 ながれ 路 ろ を細 ほそ く絞 しぼ ることで吸気 きゅうき と火炎 かえん に高 たか い流速 りゅうそく を与 あた えて拡散 かくさん 燃焼 ねんしょう を助 たす けている。
直接 ちょくせつ 噴射 ふんしゃ 式 しき に比 くら べると熱 ねつ 損失 そんしつ は大 おお きいが、全 すべ ての回転 かいてん 域 いき で容易 ようい に安定 あんてい した燃焼 ねんしょう 状態 じょうたい が得 え られ、燃焼 ねんしょう 時間 じかん が長 なが いため燃焼 ねんしょう 時 じ の圧力 あつりょく と温度 おんど 変化 へんか が穏 おだ やかで窒素 ちっそ 酸化 さんか 物 ぶつ と炭化 たんか 水素 すいそ の発生 はっせい が少 すく なく、騒音 そうおん (ディーゼルノック)が低 ひく く高 こう 回転 かいてん 化 か にも適 てき している。このため、コモンレール 化 か 以前 いぜん の乗用車 じょうようしゃ 用 よう を始 はじ めとした小型 こがた 高 だか 回転 かいてん 型 がた エンジンに多数 たすう の採用 さいよう 例 れい がある。
予 よ 燃焼 ねんしょう 室 しつ 式 しき
ボア 中心 ちゅうしん 付近 ふきん に、細長 ほそなが くやや小 ちい さめの副 ふく 燃焼 ねんしょう 室 しつ を持 も つ。この噴口付近 ふきん の通路 つうろ に小 ちい さな焼玉 やきだま を持 も つものもある。
渦 うず 流 りゅう 室 しつ 式 しき
半分 はんぶん 程 ほど ボアからはみ出 で た位置 いち に、球形 きゅうけい のやや大 おお きめの副 ふく 燃焼 ねんしょう 室 しつ を持 も つ。予 よ 燃焼 ねんしょう 室 しつ 式 しき より大 おお きくする事 こと により容積 ようせき あたりの表面積 ひょうめんせき を最小 さいしょう として、シリンダーヘッドや冷却 れいきゃく 水 すい に熱 ねつ を奪 うば われることを防 ふせ ぎ、また、噴口を球 たま の中心 ちゅうしん からオフセットする事 こと により、圧縮 あっしゅく 時 じ に副 ふく 燃焼 ねんしょう 室 しつ 内 ない に強力 きょうりょく なスワール(横 よこ 渦 うず 流 りゅう )を発生 はっせい し、燃焼 ねんしょう 効率 こうりつ がさらに高 たか められている。ピストン側 がわ の主 しゅ 燃焼 ねんしょう 室 しつ 形状 けいじょう には「ハート 形 かたち 」や「双葉 ふたば 形 かたち 」があり、吹 ふ き出 だ した火炎 かえん がシリンダー内 ない でもスワールを形成 けいせい するようになっている。日産 にっさん ・CDエンジン のように、噴射 ふんしゃ ノズルからの燃料 ねんりょう の一部 いちぶ がピストントップの主 しゅ 燃焼 ねんしょう 室 しつ に「直接 ちょくせつ 」届 とど く、噴口よりさらに小径 しょうけい の「副 ふく 噴口」を持 も つものがある[6] 。
ロータリーエンジン (ヴァンケルエンジン)の燃焼 ねんしょう 室 しつ とは、上 うえ 死 し 点 てん 付近 ふきん でローター やローターハウジング、サイドハウジング、点火 てんか プラグで囲 かこ まれた扁平 へんぺい な空間 くうかん を指 さ す。レシプロエンジンとは異 こと なり、ローターの回転 かいてん とともに燃焼 ねんしょう 室 しつ がハウジング内 ない の広 ひろ い範囲 はんい を移動 いどう する。
ロケットエンジンの燃焼 ねんしょう 室 しつ は燃焼 ねんしょう による反動 はんどう で推進 すいしん するために使用 しよう される。
一般 いっぱん 的 てき にはボイラーで燃料 ねんりょう の燃焼 ねんしょう 熱 ねつ を水 みず に与 あた え、高 こう 圧 あつ 蒸気 じょうき を得 え て機関 きかん を動作 どうさ させる。蒸気 じょうき 機関 きかん 車 しゃ においては、その内 うち の燃料 ねんりょう を燃焼 ねんしょう させる空間 くうかん は火 ひ 室 しつ と呼 よ ばれ、その副 ふく 室 しつ が燃焼 ねんしょう 室 しつ と呼 よ ばれる。
^ なお現行 げんこう のHEMIエンジンは完全 かんぜん な半球 はんきゅう 形 がた ではなくなっている。
^ DOHCの場合 ばあい は3本 ほん の吸気 きゅうき バルブ・2本 ほん の排気 はいき バルブ(=5バルブ)も混在 こんざい する。またSOHCの場合 ばあい は2本 ほん の吸気 きゅうき バルブ・1本 ほん の排気 はいき バルブ(=3バルブ)も混在 こんざい する。
^ ポート噴射 ふんしゃ 式 しき も単 たん 室 しつ 式 しき の一種 いっしゅ であるが、一般 いっぱん 的 てき には直接 ちょくせつ 噴射 ふんしゃ 式 しき にはポート噴射 ふんしゃ 式 しき を含 ふく まない。
^ 「勝利 しょうり のエンジン50選 せん 」カール・ルドヴィクセン著 ちょ 二玄社 にげんしゃ 2004年 ねん 11月 がつ 10日 とおか 発行 はっこう 167ページ
^ a b F1の燃焼 ねんしょう 技術 ぎじゅつ 「プレチャンバー」をまさかマセラティが出 だ してくるとは!新 しん 3.0ℓV6ターボエンジンのプレチャンバー技術 ぎじゅつ を読 よ み解 と いてみる - MotorFan・2020年 ねん 7月 がつ 3日 にち
^ プレチャンバーも開発 かいはつ の焦点 しょうてん に。“燃費 ねんぴ ターボ”NREは最新 さいしん かつ最後 さいご の大技 おおわざ か【スーパーGT驚愕 きょうがく メカ大全 たいぜん /最終 さいしゅう 回 かい 】 - オートスポーツ・2020年 ねん 7月 がつ 9日 にち
^ 日本特殊陶業 にっぽんとくしゅとうぎょう 、副 ふく 燃焼 ねんしょう 室 しつ 付 つ き「プレチャンバープラグ」公開 こうかい - Car Watch・2023年 ねん 10月 がつ 26日 にち
^ “6BB1 ”. 日本 にっぽん の自動車 じどうしゃ 技術 ぎじゅつ 330選 せん . 自動車 じどうしゃ 技術 ぎじゅつ 会 かい . 2020年 ねん 7月 がつ 21日 にち 閲覧 えつらん 。
^ 杉原 すぎはら 邦彦 くにひこ 、田中 たなか 利明 としあき 、佐々木 ささき 正博 まさひろ 、上田 うえだ 隆正 たかまさ 「副 ふく 噴口付 つ き渦 うず 室 しつ 式 しき ディーゼル機関 きかん の開発 かいはつ 」『日本 にっぽん 機械 きかい 学會 がっかい 誌 し 』第 だい 91巻 かん 第 だい 834号 ごう 、1988年 ねん 5月 がつ 5日 にち 、414-415頁 ぺーじ 、NAID 110002474402 。 - 昭和 しょうわ 62年度 ねんど 日本 にっぽん 機械 きかい 学会 がっかい 賞 しょう (技術 ぎじゅつ 賞 しょう )
方式 ほうしき 搭載 とうさい 方式 ほうしき 冷却 れいきゃく 方式 ほうしき 内部 ないぶ 構成 こうせい 部品 ぶひん 補 ほ 機 き 類 るい
照明 しょうめい ・灯火 ともしび 装置 そうち 関連 かんれん
その他 た
安全 あんぜん 装置 そうち ・安全 あんぜん 技術 ぎじゅつ 常 つね 備品 びひん ・オプション部品 ぶひん ・アクセサリー 関連 かんれん 項目 こうもく 油脂 ゆし 類 るい