レシプロエンジンで空ぶかし(無負荷)時と加速(負荷)時のガソリン消費量

質問

レシプロエンジンで空ぶかし(無負荷)時と加速(負荷)時のガソリン消費量の違いについて

大学でバイクに乗って、ちょっとは整備ができる位の学生です。
キャブレターを使用しているレシプロエンジンについての質問です。

A. 車(バイク)を止めた状態で、ギアを入れずに空ぶかしすると、回転数はあがります。
B. 加速時もアクセルを開けると回転数はあがります。

このとき、同じ回転数なら同じガソリン消費量なのでしょうか。

1. もし同じ消費量だとしたら、
加速時は爆発エネルギーは、車の運動エネルギーに変換されますが、
空ぶかし状態では爆発エネルギーは何に変換されているのでしょうか。

2.もしガソリン消費量が違うとすれば、
回転数が同じであれば、何がガソリン消費量を変えるのでしょうか。
(加速時はスロットル開度が大きく、空ぶかし時はスロットル開度が小さいため、
空気ガソリン混合比が、異なり、爆発エネルギーが異なるのでしょうか。)

長年の疑問です。教えてください！

回答No.4

rgm79quel · ベストアンサー

パワーライター店、セッティング担当です。

インジェクションでなく
『キャブレター』という前提でお話しします。

バイクのキャブの場合
ジェットはメインの一ヶのみです。
バイクの場合そのメインにニードルが刺さっています。

一定以上のスロットル開度がある場合
ニードルは全開になります。

ニードルが全開になると
吸気燃料料はメインジェットの番手で決まります。

その番手に吸気負圧を乗じたものが燃料消費量となります。

以上から
回転数が一定であるかどうかは燃料消費量に関係しません。
関係するのは
メインジェットの大きさ、ニードル形状
スロットル開度とそのときのニードルの位置・吸気負圧
です。

つまり
ご質問の（１）（２）共にその前提が成り立っていない事になります。

ただし、インジェクション制御で考えると
俄然わかりやすくなります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
専門のプロの方まで回答していただき感動です。

吸入負圧×(ジェット＋ニードル)=ガソリン消費量

なんですね！わかりやすいです。
燃焼室に気をとられて、ガソリン消費量を決めているのはキャブだということに気づきませんでした。スロットル全開時は、メインジェットの穴全開で大量のガソリンが流れ込むのですね。スロットルを閉じると、空気もガソリンもあまり燃焼室に流れ込まない、と。

インジェクションはどうなっているのかも興味が出てきました。

回答No.6

４ 1/2（@1143）

>>空ぶかし状態では爆発エネルギーは何に変換されているのでしょうか。

　加速時だろうが、空ぶかしだろうが７、８割は直接熱として捨てられています。
　空ぶかしの時、残りはエンジンの回転を上げるためと、摩擦や、オイルをかき混ぜる為に使われます。

>>回転数が同じであれば、何がガソリン消費量を変えるのでしょうか。

　ガソリンエンジンの場合、１０００ｃｃのエンジンなら、常に２回転で１０００ｃｃの空気を吸い込んでいる訳では有りません。スロットルバルブで絞って１００ｃｃとか、２００ｃｃくらいしか空気を吸い込ませないようにして、出力を制御しています。

お礼

大半は熱エネルギーとして発散しているんですね。
1000ccのシリンダーに100ccだと、1/10の混合気体しかすっていないことになりますが、
それでもちゃんと点火すると爆発するんですね！驚きです。
高回転高速巡航中にスロットル全閉しても、燃焼室で混合気体が爆発できずに排気されることは無いのでしょうか？？

回答No.5

kan3

>スロットル開度が変われば、回転数、吸入負圧が一定でも混合比は変わるのでしょうか。

通常、加速時は少し濃い混合比に移ります。

車検時等に、ローラーテスターで40Km/hに合わす時　非常にデリケートなアクセルワークが必要です。
負荷が減ると、ガソリン量の調節が難しくなります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
やはり同一回転数でも負荷に比例してガソリン消費量は変わるんですね。
濃い混合比で大きな出力がえられるんですね。

回答No.3

noname#189285

最初に、私は専門家では無いので、参考程度に読んで頂ければと思います。
(間違っていたり正確で無かったりする部分もあるかも知れません・・・)

＞このとき、同じ回転数なら同じガソリン消費量なのでしょうか。

ガソリンの消費量は異なります(と思います)。加速の際のほうが消費量は多いでしょう。

＞空ぶかし状態では爆発エネルギーは何に変換されているのでしょうか。

消費量は異なっても、空ぶかしでも燃料を燃やしていることは間違いありません。基本的には熱に変換されていると考えて良いでしょう。

＞回転数が同じであれば、何がガソリン消費量を変えるのでしょうか。

お書きの通り、スロットル開度が影響します。キャブレター車の場合、大雑把に言えば回転数とスロットル開度が一致した時に、燃料消費量が一致します。正常燃焼の範囲でスロットル開度が大きくなると、回転数が同じでも燃料消費量は増えるハズです。

大雑把に言えば、その燃料の差が運動エネルギーに変換されていると考えると分かり易いと思います。例えば一定速の走行時でも、あるギアに固定していると回転数も固定となりますが、平坦な道か上り坂かで回転数は同じながらスロットル開度は変化するのはご経験からご存知と思います。上り坂のほうが開度が大きくなります。

上り坂で余分なエネルギーを消費する分だけスロットル開度が大きくなり燃料を多く消費しています。当たり前ながら余分に消費した燃料が変換された運動エネルギーが上る力に使われています。

最後に、何故「回転数が同じなのに燃料消費量が異なる」ことに疑問を抱かれるかと言えば、排気量が一定である以上、回転数が同じ＝吸い込む空気も同じという誤解をされているからかも知れません。排気量が同じエンジンで回転数が同じでも、アクセル開度の違いにより空気を吸い込む量も違って当然で、その差は充填効率の差となるだけの話です。

お礼

ご回答ありがとうございます。
＞排気量が同じエンジンで回転数が同じでも、アクセル開度の違いにより空気を吸い込む量も違って当然で、その差は充填効率の差となるだけの話です。

なるほど！おっしゃるように「ガソリン消費量が異なる」→「爆発エネルギーが異なる」→「エンジン出力が異なる」ということなら非常に納得がいきます。
なんとなくイメージとして常に等しい濃度の混合気体が燃焼室に入っていると思い込んでいました。
実際は、加速時はガソリンが濃く、空ぶかし時は薄いため、出力が異なっていたのですね。

回答No.2

iBook 2001（@iBook-2001）

はじめまして♪

素人なので間違っているかもしれませんが、、、

エンジンの排気量って、シリンダー内の容量でしたっけ？　

その条件が同じなら、回転数や燃料濃度で燃料の消費量は決まってしまうのではないのでしょうか？

加速しないときのエネルギーは回転数アップと排気の熱として無駄に廃棄していますね。
つまりシリンダー内の爆発エネルギーを運動エネルギーとして取り出す効率が極端に減って熱や振動として消費すると思います。

私はオーディオが好きなので、あまり詳しくは有りませんが、スピーカーなんて最もエネルギー効率の悪い見本みたいなものです。アンプのエネルギーの99.9%を熱にしてしまい、残りが振動と言う、低能率スピーカーが多くなっています。５０年も昔だと３Wの真空管アンプで映画館の音が十分に間に合ったらしいですよ。

お礼

非常に論理的な回答、とてもわかりやすいです。
ありがとうございます！！

”ガソリン濃度が同一のばあい”同じ回転数なら同じ燃料消費率のはずです。
その認識は納得です。
ということは、おっしゃるとおり、ガソリンはピストンを押し上げる仕事エネルギーとして利用されず、熱エネルギーや振動エネルギーに変換されるのですね。

オーディオの件は、回路が複雑化しているためでしょうか。
音のエネルギーなんて本当に微々たるものですよね。
最小限で高効率な回路は美しいですね！

回答No.1

kan3

ガソリン量異なります。

主に仕事量。

お礼

ご回答ありがとうございます！

回転数が同じ場合、吸入負圧も同一ですよね？
とすれば違うところといえば、スロットル開度です。
スロットル開度が変われば、回転数、吸入負圧が一定でも混合比は変わるのでしょうか。

混合比の違いが爆発エネルギーの違いになり、それがエンジン出力の違いと言うことのなのでしょうか？