本記事は2chのまとめではありません。


しょぼーんみなさん こんにちわ。ぶーぶー速報管理人のぶーちゃんです。
 

先日、ぶー速の読者から以下の質問があったぶ~

”ノッキングについてよくわからないので、教えてください”

そこで、ぶーちゃんが答えるぶ~


ノッキングについて説明する前に基本事項のおさらいぶ~
何事も基本が大事ぶ~ 基本ができていれば、応用は簡単だぶ~

★まずはエンジンの4工程についてだぶ~

エンジンは以下の4つの工程により動くぶ~

①吸入工程・・・混合気(直噴やディーゼルの場合は空気のみ)を吸い込む工程
②圧縮工程・・・ピストンの上昇により、混合気(あるいは空気)を圧縮する工程 
③膨張行程・・・混合気が爆発している工程
④排気工程・・・燃焼した燃料を燃焼室から取り除く工程

4工程のイメージは以下になるぶ~ エンジンの4工程は目に焼き付けてほしいぶ~

 

上の図は点火プラグがあるので、ガソリンエンジンの場合を描いたぶ~
ディーゼルエンジンの場合は点カプラグではなく、燃料噴射装置になるぶ~

ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの違いについては以下のリンクを参照してほしいぶ~
http://my2chmatome.ldblog.jp/archives/41830709.html


★次に、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの膨張行程をもう少し細かく見ていくぶ~

①まずはガソリンエンジンの膨張行程だぶ~
ガソリンエンジンの場合は点火プラグで生じさせた火花により、混合気が次々と燃焼し火炎となり、燃焼室内を移動していくぶ~
火炎が伝搬するぶ~ 火炎伝搬だぶ~ 
火炎伝搬っていう単語かっこいいぶ~  
The 火炎伝搬! 映画のタイトルみたいだぶ~

火炎伝搬

②次にディーゼルエンジンの膨張行程だぶ~

ディーゼルエンジンは点火プラグをもたず燃料を直接噴射して、
自己着火させることにより燃焼させるぶ~


ディーゼルエンジンは圧縮されたあっちっちの空気に
燃料をふくことにより、燃料が勝手に燃えているぶ~

そして、燃えているところに次々と燃料(軽油)が噴射され、
次々と燃えていくぶ~ 

ちなみにこのような燃焼を拡散燃焼というぶ~

ここでポイントはディーゼルエンジンの燃焼は、
ガソリンエンジンのような火炎伝播はしないということだぶ~


ディーゼルエンジンの膨張行程



しょぼーん

基本事項のおさらいは以上だぶ~

それでは上記基本事項をおさえたうえでノッキングの話にうつるぶ~
 












まずはノッキングの定義だぶ~

物事を理解するときはその物事の定義をまずおさえることが大事ぶ~

ノッキングの定義は
「内燃機関において、燃料が異常燃焼を起こし、金槌でたたいたような音を発すること。」だぶ~

※ノッキングの定義の仕方は種々あるので↑の定義が必ずしも正しいとは言えません。ここでは↑の定義に基づき話を進めます。


読者の皆様は基本事項で、なぜガソリンとディーゼルエンジンを分けてそれぞれ示したのか疑問に思ったかもしれませんぶ~
その理由はノッキングはガソリンエンジンとディーゼルエンジンそれぞれで起こり、ガソリンエンジンで起こるノッキングとディーゼルエンジンで起こるノッキングは全く異なった原理で発生するからだぶ~

ガソリンエンジンで起きるノッキングを、ガソリンノック, スパークノックあるいは単にノッキングと呼んだりするぶ~

ディーゼルエンジンで起きるノッキングを、ディーゼルノック
あるいは単にノッキングと呼んだりするぶ~

ノッキングの分類


★ガソリンノック(スパークノック)の発生原理

ガソリンノックは点火プラグで火花をつくったあとに起きるぶ~

ここで基本事項で説明したガソリンエンジンの膨張行程を思い出してほしいぶ~

ガソリンエンジンの燃焼は火炎伝搬を伴うと説明したぶ~
ガソリンエンジンの理想的な燃焼は火炎が燃焼室末端まで順次広がっていくことだぶ~

火炎伝搬


ところが火炎が燃焼室の末端に届く前に、末端の混合気(エンドガス)が自然着火してしまうことがあるぶ~
イメージは以下になるぶ~

エンドガス

燃焼室内に爆発している箇所が複数出てくるイメージだぶ~
爆発している箇所が複数あると、燃焼室内で短時間で発生する爆発のエネルギーが大きくなり、ピストンやボア壁面にダメージを与えてしまうぶ~

肩たたきで例えると、300gの力で1000回肩たたきをしても、気持ちがいいけど、300×1000=300000g=300kgの力で1回たたくと肩が逝ってしまうぶ~ 同じエネルギーでも複数回に分けて与えるのといっぺんに与えるのとでは、意味が全く違うぶ~
これをぶ~ちゃん肩たたきの原理というぶ~!

この
火炎が燃焼室の末端に届く前に、末端の混合気(エンドガス)が自然着火することをガソリンノック(スパークノック)というぶ~




しょぼーん

ここでみなさんは以下の疑問を持つと思うぶ~

なんで自己着火してしまうの?

自己着火してしまう原因は次の通りだぶ~










火炎が広がるとともに、燃焼室内の体積が増加し、
燃焼室末端の未燃燃料(エンドガス)が圧縮されるぶ~

圧縮されたエンドガスの温度は上昇するぶ~
そこに例えば、ボア壁面の温度が高かったりすると更にエンドガスの温度が上昇するぶ~
その結果、混合気の自然着火温度に達してしまい、自然着火してしまうぶ~

ノッキング



上の原理を理解するとガソリンノックを防ぐためには、大きく分けて以下の3種類が考えられるぶ~

①エンドガスの圧縮量を減らすことでエンドガスの温度上昇を抑える
②外部からエンドガスの熱を奪うことで
エンドガスの温度上昇を抑える
③自己着火温度が高い燃料を使う

①を行う具体的な方法としては3種類が考えられるぶ~

①-1:点火時期を遅らせる

点火時期を遅らせることによりピストンがより下がった位置で爆発するので、エンドガスの圧縮量を小さくすることができるぶ~

①-2:圧縮比を下げる

具体的な方法としてはスロットルバルブの開度を小さくする、上死点位置を下げるetc



②を行う具体的な方法は簡単だぶ~ 例えば冷却水でガンガン冷やしてやればいいぶ~

③を行う具体的な方法としては オクタン価が高いガソリンを使えばいいぶ~

※オクタン価については、以下のURLを参照してほしいぶ~
http://matome.naver.jp/odai/2140952057640938401

上記以外では、火炎伝搬そのものの速度を上げる方法もありますがここでは割愛するぶ~


しょぼーん以上がガソリンノックの説明だぶ~

次はディーゼルノックの説明に移るぶ~ 




★ディーゼルノックの発生原理

ディーゼルエンジンではガソリンノックのようなことは起きないぶ~

なぜかというと、ディーゼルエンジンの場合、燃焼室の末端に混合気(エンドガス)がないからだぶ~ (ディーゼルエンジンでは火炎伝搬が起きない)

ディーゼルエンジン 空気のみ

ではディーゼルノックは何かというと、
着火遅れによって溜まった燃料が一気に爆発してしまうことだぶ~

ディーゼルノック

なぜ着火遅れが起きてしまうかというと、原因は燃焼室内の温度が低いからだぶ~

ここでガソリンノックの場合を思い出してほしいぶ~
ガソリンノックは燃焼室内の温度が高いことが発生原因になっているのに対してディーゼルノックは燃焼室の温度が低いことが発生原因になっているぶ~ 全く逆になっているぶ~!

ディーゼルノックを防ぐ方法として燃焼室の温度を上げることだぶ~

燃焼室の温度を上げる方法として代表的なものは以下の2種類だぶ~
①圧縮比を高め
②外部から熱を与える


①の具体的な方法としては例えば空気をたくさん取り込むことだぶ~
ディーゼルエンジンの場合、ガソリンエンジンとは違いスロットルバルブがないので、吸入空気量を増やすことができないぶ~
そこで登場するのが過給機(スーパーチャージャー)だぶ~! 

過給器については以下のURLを参照
http://matome.naver.jp/odai/2141066068160467401

過給機を使ってたくさん空気を吸い込むぶ~

過給機とディーゼルエンジンが相性がいい言われる所以はここだぶ~

過給機により、ディーゼルノックを防ぐと同時に、圧縮比を高め、燃費も向上するぶ~
いいことづくめだぶ~

まるでぶ~ちゃんと86↓の関係みたいだぶ~!
DSC_1719


の具体的な方法としては例えばグロープラグをつかって燃焼室内を暖めてやるぶ~

グロープラグがあるエンジン

上の図は冷間始動時に使っていますが、始動後も使う方法もあるぶ~
始動後にグロープラグを使うことをアフターグローというぶ~
覚えておくといいぶ~


※グロープラグについて以下のURLを参照してほしいぶ~
http://matome.naver.jp/odai/2141449898874276501




しょぼーん以上がノッキングの説明だぶ~

最後にガソリンノックと混同されがちなプレイグニッションとの違いを示して終わるぶ~












プレイグニッションとは、点火前の圧縮工程で、未燃燃料のカーボン等によって起こる異常燃焼だぶ~

プレイグニッション


ガソリンノックは点火後、プレイグニッションは点火前に起こると覚えておくといいぶ~

※詳しいことは以下のURLを参照してほしいぶ~
http://matome.naver.jp/odai/2140948406614922801



しょぼーん

上記で間違いがありましたら、ぶ~ちゃんの勉強にもなるので、教えてくださいぶ~


よろしくお願いしますぶ~

またわからないことがあればどしどしメールやコメントくださいぶ~
ぶ~ちゃんがわかる範囲でかつ答えれる範囲で答えるぶ~










おまけ 小豆島にて
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