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火花点火機関と圧縮点火機関について

2006/07/27 22:22

ガソリンはなぜ圧縮点火機関に用いられないのですか？また、軽油はなぜ火花点火機関に用いられないのですか？私は、圧縮比が関係してくるように思うのですがどうなのでしょうか？本を読んでもなかなか火花点火機関と圧縮点火機関の違いがわからなくて困っています。どなたか教えてください！お願いします。

grasstrack
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物理学
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ht1914
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2006/07/31 21:53 回答No.3

何処までが分かっていてどこからが分からないのかが分からないので助言しにくいです。ガソリンと軽油の使い分けの理由の前に火花点火と圧縮点火の違いが分かっていないのではないですか。燃焼の条件も分かっていないかもしれませんね。引火点、発火点というのは分かりますか。ピストンで気体を圧縮すると温度が上昇するというのはご存知ですか。火花点火のイメージ取れますか。家庭用のガスコンロ、現在たいていは火花点火でしょ。液体は燃えません。燃えるのは気体です。液体から出た蒸気に火花で火を付けるのです。蒸気があっても燃えるとは限りません。空気中にある濃度以上ないと駄目です。燃焼に必要な蒸気の濃度範囲のことを燃焼範囲といいます。第４類危険物取扱者資格試験の必須項目です。温度が低いと蒸発が弱くなり、燃焼範囲に達しませんので加熱する必要があります。何度以上で燃える範囲に入るかを表すものが引火点です。こういうのいろんな本が出ています。勉強して下さい。ガソリンの入ったビーカーに火のついたマッチを近づけていきます。ビーカーの近くで火がつくでしょう。アルコールでも同じです。灯油でやってみて下さい。液面に接するところまで近づいても火がつきません。軽油と灯油の性質はほとんど同じと考えて良いでしょう。火花点火機関に軽油を用いても火がつかないのです。ガソリンは電気火花で着火しますが炎が全体に伝わる時間が問題になります。シリンダーの中のピストンの動きとタイミングが合っていないと駄目です。排気量をあまり大きくすることが出来ないことになります。火花が飛ぶ前に圧縮だけで火がついても困ります。これはノッキングと呼ばれている現象に関係します。圧縮点火機関というのはピストンの圧縮だけで気体の温度が上昇することを利用しています。当然火花点火の場合よりも圧縮の程度を大きくする必要があります。圧縮だけで着火しやすい燃料を用いる必要があります。この場合は発火点という量が問題になります。火種のない状態で燃料の温度を上げるだけで着火するのに必要な温度です。これは燃焼のきっかけになるラジカルが出来やすい物質と言うことで理解できます。ラジカルとは分子がちぎれた時に生じる破片で酸素と結合しやすいものだと考えて良いものです。ガソリンは蒸発しやすいですがちぎれやすくはありません。灯油、軽油は分子が大きいので蒸発はしにくくなりますがちぎれやすいです。引火は軽油の方が起こりにくいですが発火は軽油の方が起こりやすくなります。ピストンの中の気体全ての温度が圧縮により上昇しますので温度のむらがありません。排気量の大きなエンジンをつくる事が出来ます。燃焼効率もいいようです。（大型の船のエンジンはディーゼルです。）これだけでも充分長くなりました。調べればいくらでも分かってくると思います。勉強して下さい。