車の加速

質問

素朴な疑問なのですが、車はなぜ加速するのでしょうか？よろしくお願いします。

回答No.8

hatman34 · ベストアンサー

追加質問は下記ですね。

Q1. エンジンの回転数は、流量と燃料の濃さ、二つで制御しているということでしょうか。
Q2. シリンダー内に混合気がたくさん入れば圧縮比があがることになるから、エネルギーもたくさん取れますよね。
Q3. 燃料の濃さ（確か空燃費という名前でしたよね）でもエネルギーがたくさん発生したり下がったりもしますよね。
Q4. 普段の走行（全開ではなく半開など）では、わざと空燃費を下げたり、流量を減らしたりしてエネルギーを抑えているのでしょうか。

それぞれ関連しているのですが、なるべく単純化して、個別に回答します。

Q1. エンジンの回転数は、流量と燃料の濃さ、二つで制御しているということでしょうか。
A1. 混合気の流量で制御するのが基本です。但し、混合気の中の「空気と燃料の比率」はきちんと制御されているのが前提です。
それと、この流量で制御できるのは、エンジンピストンの１行程（爆発行程）で、燃料から取り出せるエネルギーです。
その瞬間の、エンジンにかかる負荷（車の重さ、坂道、空気抵抗、タイヤの回転抵抗、メカの摩擦抵抗、エアコンなどなどの総合負荷）と回転数によって、同じ流量による、回転数の上昇率は異なります。
（力学用語の「力」「質量」「加速度」「運動量」「エネルギー」「摩擦力」などの違いは理解されてますよね）
-->でも、単純にいうと、「うまく調合された混合気がたくさん、エンジンに吸い込まれれば、パワーが出て加速される。」ということです。

Q2. シリンダー内に混合気がたくさん入れば圧縮比があがることになるから、エネルギーもたくさん取れますよね。
A2. 「圧縮比」の解釈が違ってます。絵がないと説明しにくいので、下記URL(1)参照ください。
下記(2)にあるように、
圧縮比＝（シリンダー容積＋燃焼室容積）/燃焼室容積
であり、エンジンを組み立てた時点で、寸法的に決まってしまい、走行時にダイナミックに変動するものではないです。
(1)エンジン講座
http://www.mech.eng.himeji-tech.ac.jp/kikai/center/jisshuu/eng-k.html

(2)～自動車用語辞典～
http://www2.ocn.ne.jp/~takanet/vanningnet/takahiko/yougo.htm

【補足】

ご質問の「走行時の加速を制御するダイナミックなメカニズム」とは別に、エンジンの出力を大きくする静的な要素として排気量（1気筒あたりの排気量 ｘ 気筒数）、圧縮比 があります。前者については単純に「大きいことはいいことだ。」というだけの話です。後者については、「圧縮行程で小さくしてから燃焼させたほうが爆発行程でのエネルギ効率が高い」ということですが、燃焼のコントロールが難しいので、むやみに圧縮比をあげることは出来ないということです。小さな爆発もちいさな空間で起これば破壊力が大きすぎて、エンジンを壊しかねないということです。

Q3. 燃料の濃さ（確か空燃費という名前でしたよね）でもエネルギーがたくさん発生したり下がったりもしますよね。
A3. まず、「空燃費」ではなく「空燃比（空気と燃料の比率）」です。完全燃焼を前提とすれば、燃料の量によってエネルギーが決まります。もし、「燃料が濃いとエネルギーが大きい」とどこかで聞かれたとすると、「シリンダの空間に対する燃料の比率という意味で『濃さ』という言葉を使った」のではないでしょうか。

Q4. 普段の走行（全開ではなく半開など）では、わざと空燃費を下げたり、流量を減らしたりしてエネルギーを抑えているのでしょうか。

A4. 空燃比は基本的には一定です。流量を減らしています。というか、人間の感性とは鋭いもので、定速走行の時は加速の必要が無いので、自然とアクセルの踏み込みが浅くなっています。その時点での負荷（摩擦、空気抵抗など）に見合う程度の軽い出力を発生する程度の流量になっています。

【補足】
ガソリンが安価で、大気汚染が騒がれる前は、（ガソリン過剰気味で）空気の量でエンジン出力を制御してました。ガソリン量一定という意味ではありません。霧吹きの原理で空気が増えるのにしたがって、ガソリンも増えます。ただ、支配要因は空気量でした。
大気汚染のことを考えて（排ガス規制）、理想空燃比あるいはそれ以上に希薄（空気過剰）なエンジンが開発されてきました。薄い混合気でも着火しやすくするために渦を利用したホンダのCVCC とか、燃焼室に燃料を直接送り込む三菱のGDIとかです。おそらく、世界中の自動車メーカが今後もしのぎを削っていくでしょう。
ユーザとしては、環境にやさしく、かつ「加速したいときに、アクセルの踏み込みに敏速に反応してくれる楽しいエンジン」が欲しいですよね。

以上

お礼

ありがとうございました。理解できました。丁寧に説明していただいて、非常にわかりやすかったです。圧縮比の定義も勘違いしていました。回転数は流量で制御しているのですね。なるほど。自動車関係の本なんかも何冊か読んで見たのですが、こういう基本的なことは書いてありませんでした（読んだ本が悪い？）。空燃比はパソコンのせいです。ちゃんと確認するべきでした。すみません。環境問題のため、自動車メーカーもかなり苦労しているみたいですね。hatman34さんのおっしゃるようにCVCCやGDIなど新しい技術を取り入れた車もたくさんでてきました。それと同時にスポーツカーのような車が少なくなってしまいました。地球にやさしく、ユーザーにもやさしく、走ると速く楽しい！！そんな車を開発してほしいものです。
何回も丁寧に答えていただき、しかもお返事がいつも遅くなってしまってすみませんでした。本当にありがとうございました。