エンジンの出力調整

質問

エンジンについてすこし興味があったので
エンジンについての本を読んでいたら
空燃比というものを学びました。これは空気と
燃料の比で、これがある値のときに一番出力が
出て、最近のエンジンはその一定の値を維持するように
していると書いてありました。

そこで、一つの疑問が生まれました。
ピストンエンジンの場合、燃焼室の大きさは
いつでも一定なので空気の量も一定であるはずです。
ということは、空燃比を一定に維持している場合、
燃料の量も一定であるはずです。
それだったら、エンジンの出力調整はどのように
行なわれているのでしょうか？以前は、燃料の
量を変えることによって行なわれているのではないかと
考えていたのですが、分からなくなってきたので
教えてください。よろしくお願いいたします。

回答No.5

tocoche · ベストアンサー

空燃比がいくつといったとき、一般的には「経済空燃比（燃費が良くて排気がクリーンでエンジンが長持ちする）」を言っているのだと思います。　空燃比自体は固定ではありません。　一定の速度で走行するときに経済空燃比を維持するのだと思います。

エンジンの出力調整には、大きく２つの方法があります。

１つは、吸気弁を開けたり絞ったりスーパチャージャを使うなどして、吸気量を変えるもの。　吸気量によってエンジントルクが変化し、出力がアクセルの位置によって決まります。　出力の調整がしやすく、少ないギア数で広い出力範囲を制御するのに便利です。

もう１つは、空燃比を変えて燃焼温度を変え、出力を調整するもの。　このタイプでは、エンジンの特性図を見ると回転数に関わらず、トルクがほぼ一定になっています。　ここでアクセルを踏み込むと、燃料が増え燃焼温度が上がってトルクが増大し、加速され回転数が上がります。　スピードがのってきたらアクセルを離し、空燃比を戻して加速を終了します。　このときトルクは元に戻りますが、回転数が上がっているので、出力が増大しています。　出力の変化（加速）量が、アクセルの踏み込み量によって決まります。　アクセルの少しの操作で、広い回転数範囲を制御するのに便利です。

もちろん現代の自動車では、両方の方法を使っています。

回答No.4

NyanTama

確かに理想空燃費と言う論理的な値がありますが、これは完璧なハードを利用した場合の理想値であり、実空燃費ではこれより濃く、またエンジンの個性(圧縮比の違いやターボなどの二次加給器の有無etc..)により、また違いがある事。それから、空気量が一定であれば、ガスの量もまた一定であり、これでは出力の変動が出来ません。

現在主流のエンジン形態では電子式燃料噴射であり、一般的な物では、アクセルを開ける事により、スロットルバタフライが開き、ここから空気量を調整し、この空気量はエアクリーナー直後に設置されたエアフローセンサーによって感知され、この空気量に適正なガソリンがコンピューターの指示により、インジェクターより噴射され、燃焼室に入り、空気の混合、圧縮されて点火されます。(エアーフローセンサーなど無いタイプもあります。)
ガソリンが強制的に噴射されるところが、燃焼室の負圧によって吸い込まれるキャブと違うところですね。

これにガソリンの着火性を感知するノックセンサーや、回転によって点火時期を調整したり、カムによってバルブタイミングを調整など、他にも多々ありますが、これらのファクターによって、エンジンの出力が図られ、これらによって、そのエンジンの個性も作られます。

要するに、エンジンへの空気量、ガソリン量を調整し、理想空燃費ではなく、エンジン屋さんが設計した”実走行での理想空燃費”になるようにセンサーからのデータを元にしてコンピューターにプログラムされた数値を指示し、ガソリン噴射量を決定すると言う一連の流れになります。

回答No.3

assamtea

こんにちは。

車のアクセルペダルを踏むとガソリンの噴射量が変わるのではありません。

アクセルペダルを踏むと、バタフライバルブ（ＢＭＷのバルブトロニックは
バルブのリフト量）の開度を大きくして沢山の空気をシリンダー内に吸い
込むようにします。

そして、その空気の流量をエアフローメーターで計って、空気の量に見合った
ガソリンを噴出します。

ですから、バタフライバルブが閉じている状態（アクセルを踏んでいない時）
はシリンダー内は空気が薄い状態になります。（ターボチャージャー等の過
給器が無い場合負圧であることにかわりありませんが・・）

お礼

Methylnさん,sugiyanさん,assamteaさんありがとうございます。
みなさんのご回答を読んでいて気づいたのですが、
燃焼室の大きさ一定であることによって一定である
必要のあるのは体積だけで、他の質量や圧力は
一定ではないのですね。
だから、空燃比では質量が問題になっているので
空燃比を一定にしていても燃料の量は変えることが
出来るのですね。（燃料の量∝出力ではないみたいですが）

理解できたようです。ありがとうございました。

回答No.2

sugiyan

ガソリンエンジンのことでしたら吸入するところの途中にスロットルバルブというものがあって、これを閉じたり（少し開いている）開いたりして吸入空気（混合気）の流量を調整します。

回答No.1

Methyln

>ピストンエンジンの場合、燃焼室の大きさは
>いつでも一定なので空気の量も一定であるはずです。

毎回同じ空気の量が入ってくると考えるのが間違い。
空気の量を少なくすることでピストン内のガスの混合比
を変えます。
空気の量を減らすことで、必然的に燃料の方が多くなり
濃度が高くなる。

ラジコンのエンジンなんかはキャブレターでピストン内に
入り込む空気の量を変えてるのがわかりやすいんだけどね。