エンジンへ流れる空気量について

質問

自動車の知識については全く無い、素人です。
以前にも似たような質問したのですが、また知りたい事があり、投稿しましたのでご了承願います。

車が走り出すと空気はまずエアクリーナーを通ります。
車が走っている限り、空気は絶え間なくエアクリーナーを通ってエンジンに向けて流れている訳ですが、エンジンというのは2000ccや4000ccといった吸気量があるわけですよね？

それでは、2000ccのエンジンの場合、車が走り続けている限り、空気はエアクリーナーを通過し続ける訳ですから、2000cc以上の空気が最終的にシリンダーに入ってくるのではないかと思ってます。
それではシリンダーに2000cc以上の空気が入ってきた場合はどうなるのですか？
それともエアクリーナーまたは別の区間で2000ccしかシリンダーに入れないようにする何か仕組みがあるのですか？

もう一点ですが、ターボ車についての質問です。
車が走り続けタービンが回り続ける限り、空気はエアクリーナを通過し、その後にあるコンプレッサーにより圧縮されます。
コンプレッサーが4000ccを圧縮するものだった場合、どうやって流れ続ける空気から4000cc分のみを圧縮しているのですか？
場合によっては5000ccや逆に3000ccしか圧縮しなかったということは発生しないのですか？

色々分からないことだらけですみませんが、お時間ある際にご教授して頂きたいと思います。

回答No.3

k-ayako · ベストアンサー

ターボでない車の場合、空気の吸入は「負圧」により行われます。

簡単に言えば注射器に水を吸入することを考えてください。これも同じく「負圧」により吸入されます。
注射器の容量以上に水が入ることは物理的にありえないですよね？ですからエンジンのシリンダに吸入される空気量も必然的にシリンダ容積以下になります。

今度はターボの場合ですがこれは「水」では考えられません。（水は圧縮できないので）

何にたとえればいいかな・・・「綿」にしましょうか。

綿って密度が低い場合、ギュッとつぶせば小さくなりますよね。

円筒に綿を入れてみましょう。何の力も加えずに上から落としていけば円筒の容積と同じだけしか入りませんよね。

でも、上から手で押したらどうなりますか？

半分まで圧縮すれば物理的には「2倍」の綿が入りますよね。

空気は圧縮できるものなのでタービンの力で逃げ場のないシリンダーにどんどん送り込んでしまえば圧力はいくらでもあがります（もちろん限度はありますが、通常は物理的な破壊が起こってしまいます）

>4000cc分のみを圧縮しているのですか？

「何の制御もしないと圧力は上がり続ける」んです。だから通常は圧力があがらないように一定の圧力に達するとターボによる過給を止めてしまいます。この止める圧力が一般的にいう「ブースト圧」というやつですね。圧力が規定以上にあがるとバルブが開いて圧を逃がしてしまいます。

これに関連することとしては「ターボラグ」があるでしょうか。いったん、圧を逃がしてタービンの回転が下がってしまうとアクセルを踏んだとしてもタービンの回転上昇が追いつかず、ブーストがかからない状態になっちゃうんです。最近はタービンの材質や大きさなどでターボラグを小さくするようにはなってますけどね。

ブースト圧は通常、固定されていますがこを手動で上げたり、下げたりすることでエンジンのパワーもコントロールできます。

補足

分かりやすい回答をして頂きありがとうございます。
大変申し訳ないのですが、今回頂いた回答の中で新しく伺いたい事があります。

ターボの圧縮の説明の中で、「綿」の説明を頂きました。
コンプレッサーによって空気が圧縮されるというのはどういうことなのか教えてください。

コンプレッサーが「圧縮する」というのは、コンプレッサーによる送風によってシリンダーに入れる空気を押すような形でどんどん押し込む・・・つまりシリンダーに到達するまでは空気はまだ圧縮されていない状態なのでしょうか。
それとも空気がコンプレッサーに触れた時点でコンプレッサーの遠心力で圧縮されている・・・つまりシリンダーに到達する前にすでに空気は圧縮されている状態なのでしょうか。

圧縮された空気は熱により膨張するのでインタークーラーで冷やすという行程があるのでシリンダーに到達する前にはすでに圧縮されているものと認識しているのですが。。。

コンプレッサーによる空気の圧縮というのを教えていただけますでしょうか。

回答No.7

rgm79quel

面白い発想ですね。
まだ中学校の授業で内燃機関を習っていないのですね。

中学校の授業で習うので
その時には教科書を参考にして下さい。

質問自体は無茶苦茶で日本語にさえなっていませんが

＞2000cc以上の空気が最終的にシリンダーに入ってくるのではないかと思ってます。
＞それではシリンダーに2000cc以上の空気が入ってきた場合はどうなるのですか？

偶然にして鋭いですね。
市販車では唯一（インテ・シビックの）タイプＲのみが
ＮＡ有りながら過給がかかります。
つまり、この質問の回答は
『若干過給がかかる』
です。

＞コンプレッサーが4000ccを圧縮するものだった場合、どうやって流れ続ける空気から4000cc分のみを＞圧縮しているのですか？
＞場合によっては5000ccや逆に3000ccしか圧縮しなかったということは発生しないのですか？

いやぁ、もう本当に滅茶苦茶で楽しいです
壁面抵抗とか、インターセプトとか
高校へ進学すれば勉強出来ると思います。

お礼

回答ありがとうございます。
自分でも質問をどう伝えていいのか。。表現するのが難しかったです(^^;

回答No.6

noname#211894

１個のピストンとシリンダーで２０００ccじゃないですよ。
２５０cc弱の容積のシリンダーが４個並んでいるのが４気筒という、だいたいこのクラスでは標準的なシリンダーの数です。
これらのピストンは、少しずつずれていて、順番に、吸気・圧縮・爆発・排気という行程を１サイクルとして連続して回ります。
それぞれの容積を全部足して、排気量は幾らだと言うことになっています。

なので、最初のピストンが下降を初めて、空気を吸いだしたときには、他のシリンダーでは排気や圧縮がすでに始まっていると言うことです。

連続ですから、エアクリーナーを通る何ccの空気（混合気）が　というのは考えても仕方の無いこと。と思います。

＞車が走り出すと空気はまずエアクリーナーを通ります
通り道としてはそうですが、つながりとしては違います。
まずは、ピストンが下がり、シリンダーの空気の圧力が下がることで、シリンダーの前　インテークマニホールドの空気が吸われます。
インテークマニホールドの空気が吸われることで、圧力が下がり、エアクリーナーへのダクトや、エアクリーナー前の空気が吸われていくわけです。

扇風機はどうでしょう？
中の速度で２０００ccの空気が風になって向かってくるとします。
低になった場合、高になった場合どうなんでしょう。
扇風機の後ろ側では、空気はどう動いてるんでしょうね。
それも想像できませんか？

２０００cc３０００ccというのは、止まっているエンジンのシリンダ容積です。
エンジンは回っていると、吸気と排気を繰り返します。連続で。
連続で動いてるんですよ。そこを理解してください。

お礼

ご指摘のとおり１個のピストンとシリンダーで２０００ccじゃないですよね。。
言われてみてハッとしました。。
回答ありがとうございます。

回答No.5

sawamura00

素晴らしい質問ですね　2000CCのシリンダーには2000ccの空気しか入りません。ただしエンジンは最低でも1分間に1000回転ぐらいは回っています。ということは吸気のスピードもかなりの速さです。空気には重さがあります慣性力でバルブが締まっていても勢いは止まりません　エンジンの性能を上げるためには　2000cc以上の空気をいかにシリンダーの中に入れるかが性能UPの決め手になります。そこでバルブタイミングをずらせて下始点前に排気バルブを開き　下始点後も吸気バルブを開けています。これをバルブのオーバーラップといいます。これを大きく取ると高回転時はいいのですが　低回転時は安定せずにエンジンはふらつきます。　昔のエンジンはアイドリングが不安定なのが高性能車の印でした。排気量に排気量以上の空気を詰め込むのが性能UPのの鉄則です。
　ターボも考え方は同じです。エアクリやマニホールドを抵抗なくするのは　吸気抵抗を減らせていかに慣性を利用してシリンダー内により多くの空気を入れるかの作戦です。

お礼

細かく解説をして頂きありがとうございます。

回答No.4

boxerboxer

ざっくりと。

http://ja.wikipedia.org/wiki/4%E3%82%B9%E3%83%88%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%82%AF%E6%A9%9F%E9%96%A2

↑こんな感じ。一般的な4サイクルエンジン。カローラとか。

＞それともエアクリーナーまたは別の区間で2000ccしかシリンダーに入れないようにする何か仕組みがあるのですか？

注射器と同じ。採血したことあるでしょ。
よーくイラストを観察する。各工程でシリンダーが密閉されてる。

＞コンプレッサーが4000ccを圧縮するものだった場合、どうやって流れ続ける空気から4000cc分のみを圧縮しているのですか？場合によっては5000ccや逆に3000ccしか圧縮しなかったということは発生しないのですか？

何ccとかいう量よりも圧力です。
一定の圧力までは上昇します。

ブッ壊れないようにするために規定値以上は圧を逃がします。

http://www.e-tts.com/turbo.html

＞自動車の知識については全く無い、素人です。

youtubeなんかで検索してみるといいのに。
百聞は一見にしかず。

http://www.youtube.com/watch?v=JpC1SPtlBas

↑これなんかわかりやすい。

お礼

動画サイトなど分かりやすい解説のサイトの紹介と解説をして頂きありがとうございます。

回答No.2

t_ohta

シリンダー内の体積が決まっている以上、それ以上の空気は入りません。
但し、シリンダー内に入る空気の密度（圧力）は状況によって変わります。

NAの場合は、ピストンが下がることによってシリンダー内の気圧が下がり、それに吸い寄せられて空気が入っていきますので大気圧より圧力が高くなることはありません。
通常であれば大気圧より少し低い圧力で充填されます。
しかし、吸気口（エアクリーナーの入り口）に向かって強い風が吹いていれば大気圧より少し高い圧力で充填される可能性はあります。

ターボの場合は、空気を圧縮して圧力を高めます。
高い圧力の空気をシリンダー内に押し込みますが、シリンダーの体積が変わるわけではないので2000ccのエンジンには2000ccの空気が充填されます。
但し、大気圧より高い圧力の空気が充填されています。大気圧よりどれだけ高いかはコンプレッサーの稼働状況などの条件で決まります。

同じ体積でも圧力が違うということは、中に入っている酸素の密度が異なります。
1気圧で2000ccの空気が詰まったシリンダーと、1気圧で4000cc分の空気を圧縮して2000ccのシリンダーに詰め込んだ場合は、2000ccの中に含まれる酸素分子の量が2倍違いますので、たくさんの燃料を燃やすことができパワーが増すのです。

お礼

細かく解説していただきありがとうございます。

回答No.1

佐藤 志緒（@g4330）

エンジン（ピストン）が圧縮するときは空気の入口は塞ぎます。

お礼

早急な回答をして頂きありがとうございます。