オットー サイクル。 ランオン(ディーゼリング)

様々な熱力学的サイクル

オットー サイクル

ここでは, さまざまな熱機関を紹介して各反応過程における各物理量の変化をまとめるので, 辞書的に用いてくれればよい. さまざまな熱機関が登場するが, どの熱機関についても計算する手順は同じであることにすぐ気づくであろう. 高校物理では等温変化の熱 もしくは仕事 の変化量を直接計算させることは ない. 等温過程を含むサイクルは カルノーサイクル以降にまとめたので, 興味のある人は計算してみてほしい. 興味がない人もカルノーサイクルまでは是非とも触れておいてもらいたい. 下図に示すような二つの断熱変化と二つの定積変化を組みあわせたサイクルである オットーサイクルについて考える. オットーサイクルの熱効率は体積比で表すことができるのでそのことを示しておこう. ブレイトンサイクルの熱効率は圧力比で表すことができるのでそのことを示しておこう. ディーゼルサイクルの熱効率は体積のみの関数として表すことができるのでそのことを示しておこう. 以下ではカルノーサイクルの計算のみを行うが, カルノーサイクルは エントロピーという物理量の導入につながる重要な熱機関である. したがって, 熱効率の計算においてもこれら二つの仕事の総和はゼロであるとして考慮しなくても良い. 二つの等温変化と二つの定圧変化を組みあわせたサイクル, エリクソンサイクルについて考える.

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様々な熱力学的サイクル

オットー サイクル

オットーサイクルとは? オットーサイクルはドイツのニコラウス・アウグスト・オットーにちなんでつけられた熱サイクルで、 2つの断熱変化と2つの等容変化によって構成されています。 ここでいう断熱変化は、動きが一瞬のため外部との熱のやり取りがないとした変化のことを言い、等容変化とは体積が一定のまま状態変化することを言います。 オットーサイクルは主にエンジンなどの内燃機関の動きを理想状態に置き換えたもので、オットーサイクルが理解できれば、 空気の圧縮比を上げることがエンジンの燃費向上につながるということが分かります。 圧縮比は最も容積が大きくなる時の容量と、最も容積が小さくなる時の容量の比率を表しています。 オットーサイクルの基本サイクル オットーサイクルの基本は次の6つの工程で表すことができます。 (出展:) オットーサイクルの線図 オットーサイクルのP-v線図とT-s線図は次のようになります。 資格試験でもP-v線図とT-s線図を選ぶ問題がよく出題されるのでしっかりと意味を理解しておきましょう。 (出展:) T-s線図 T-s線図では、断熱膨張と断熱圧縮の際に外部との熱のやり取りがないので エントロピーが変化しないというところがポイントです。 圧縮されると分子の動きが早くなるので、それがすべて熱エネルギーに変換されるというイメージです。 圧縮と膨張の2種類の等エントロピー変化があることを覚えておきましょう。 オットーサイクルの熱効率 次にオットーサイクルの熱効率の考え方を見てみましょう。 オットーサイクルの目的は、燃料などの熱エネルギーを動力エネルギーに変換することなので、熱効率を表す場合は 「どれだけの熱を取り込み、どれだけの熱を捨てたか」が重要になります。 つまり、何%の熱エネルギーを動力エネルギーとして取り出すことができたかどうかは次の式で表すことができます。

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【熱機関】ディーゼルサイクルとは?効率やサバテサイクルとの違いを解説

オットー サイクル

ランオン(ディーゼリング) オットーさんとアトキンソンさんとミラーさん あんまり気にすることの無い、オットーサイクル、アトキンソンサイクル、ミラーサイクルをざっくりさっぱりからっと解説してみましょう。 キーワードは圧縮比と膨張比です。 オットーサイクル 4サイクルエンジンを開発したオットーさんに因んでオットーサイクルと呼ぶもの。 2T-Gや4A-Gは勿論、SR20やB16なんかもオットーサイクルのエンジン。 オットーサイクルはざくっと簡単に言ってしまえば、圧縮と膨張に要する行程がイコールなエンジン。 そりゃクランクシャフトがある以上、上死点と下死点を行ったり来たりするだけですから変わりませんよね。 アトキンソンサイクル だけど、ある人はふと思いました。 爆発(膨張)したらピストンが押し下げられてクランクシャフトにより再び上死点目指しているだけで、実際はもっとストロークできそうなのにさっさと排気行程に進んでエネルギーを無駄にしてるのでは、と。 だったら可変ストロークにして膨張するときだけロングストロークにしようと考えた人がアトキンソンさん。 だからアトキンソンサイクルと呼ばれています。 つまり圧縮比<膨張比の高膨張比エンジンを作り出したのです。 これならエネルギーを余すことなく無駄にしなさそうなエンジンですね。 ちなみにオットーサイクルは圧縮比=膨張比なのは先のとおりです。 しかし可変ストローク機構が思いのほか複雑で難しく、回転数がめまぐるしく変わる自動車用エンジンとしては適さなかったのもあり一般的には広まりませんでした。 でも圧縮比<膨張比という理屈は捨てがたいものでした。 ミラーサイクル そこで、またもやある人はふと思いました。 物理的にストロークを可変させるのでなく、敢えて混合気をあまり圧縮させない方法で高膨張比のエンジンを作ったらどうだろうか。 それならオットーサイクルエンジンにちょっと手を加えるだけで高膨張比エンジンを実現できそうだ、と。 これを考えた人はミラーさん。 だからミラーサイクルと呼ばれています。 現代においてのミラーサイクルを実現するに、吸気側カムのプロフィールを広域にしたり可変バルタイ等をうまく使用し、圧縮行程なのに吸気バルブを開け(遅閉)たりして圧縮比を下げ圧縮比<膨張比の高膨張比エンジンを実現させています。 勿論高度な燃料噴射やタイミング等を以ってして実現しています。 でないと混合気を吹き返してるだけですからね。 ああ、エコですね。 結果少ない混合気(燃料)でエンジンを動かすのですから。 が、混合気を沢山吸わない(圧縮比<膨張比)ということは低圧縮比なエンジンとも言える部分があります。 つまりこのままではパワーがあんまり無いのです。 それを補うのが過給器等でもあります。 最初にマツダが世にミラーエンジン搭載車を出した際も最初はスーパーチャージャーの仲間を搭載してパワーを補っていましたが、現在ではNAでもミラーサイクルは存在します。 現在のミラーサイクルは可変バルタイ等をうまく使っているだけあって、パワーが必要な時だけオットーサイクルにもなれるミラーサイクルエンジンもあります。 と、ざっくりと解説してみましたが、どうでしょうか。 ざっくり過ぎて誤った表現になってるかもですが、オットーサイクルとは、ミラーサイクルとは、というのは何となく分かっていただけたかと。 この先は奥深い世界が貴方を待っています。 先に進むか引き返すかは貴方しだいですよ。

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