ディーゼルエンジンの質問です！

質問

実際のディーゼルエンジンのサイクルは一般にサバテサイクルに置き換えられますが、実状ではなぜ定容変化が存在するんですか？ディーゼルサイクルでは、つまり吸熱過程は定圧変化のみでは実現しないのですか？教えてください、お願いします。

回答No.4

vecs

一般的に高速ディーゼル機関（乗用車用など）はサバテサイクルに近似でき、低速ディーゼル機関（舶用など）はディーゼルサイクルに近似できます。
高速ディーゼル機関に定容変化が存在する理由は、着火送れ期間に密接に関係があります。高速ディーゼル機関は１サイクル開始から終了までの期間が短い（2500rpmの機関なら48ms)ために必然的に噴射期間も短くなります。それに対して、着火遅れ期間（1～2msくらい？自信ありません）は、回転数によってそれほど変わらないため、着火遅れ期間中に噴射される燃料の割合が増えます。そうなると、着火と同時に着火遅れ期間中に噴射された燃料が一気に燃焼するため、シリンダ内の圧力が急激に上昇し、定容変化に近づくわけです。
それに対して低速ディーゼル機関では１サイクル開始から終了までの期間が長い（詳しくは分かりませんが2s以上？）ため、燃料噴射期間に対して相対的に着火遅れが短くなるため、それほど急激な圧力上昇はなく、噴射期間中は定圧変化に近づくのです。
定圧燃焼に近づけるための噴射量の制御についてですが、あまりやられていないのが現状ではないでしょうか。（出力制御の為の噴射量制御は当然やっています）理論サイクルに近づけて熱効率を上げるということは現在では二の次で、有害排気物質の低減などに照準を絞った噴射の制御が一般的ではないかと思います。
余談ですが、騒音の観点から、定容燃焼（急激な圧力上昇）も避けたいというのが、現在のディーゼルエンジンの流れです。

お礼

分かりやすく説明していただき感謝します。船舶などのエンジンは大型のため完全燃焼（実際は違う）するまでの時間が長いため急激な圧力上昇は起きない、すなわちＴＤＣ付近でも圧力上昇は穏やか。故にディーゼルサイクルに近似できるということですね。