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エンジンノック

1920
  • Harry Ricardo
Otto cycle engine analysis in a 1920s automotive laboratory, focusing on combustion efficiency.

(画像はイメージです)

エンジンノッキング、またはデトネーションは、オットーサイクルエンジンの熱効率に対する大きな制約です。圧縮比が高いほど効率は向上しますが、温度も上昇し、 プレッシャー 圧縮中に空気と燃料の混合気が変化する。これにより混合気が早期に自己着火し、衝撃波が発生して「ノッキング」音を発し、エンジンを損傷する可能性がある。

エンジンノックは、点火プラグから伝播する火炎面より前方の未燃焼混合気(エンドガス)の一部が自然発火することで発生します。この自然発火は、ピストンの圧縮行程と前進する火炎面の両方によってエンドガスが圧縮され、自然発火温度を超えて加熱されることによって引き起こされます。その結果生じる燃焼は非常に速く制御不能であり、シリンダー内を音速で伝わる圧力波を発生させます。この衝撃波がシリンダー壁とピストン頂部に衝突し、特徴的な金属的なピンギング音またはノッキング音が発生します。

エンジンのノッキングが激しくなったり、長時間続いたりすると、重大な結果を招く可能性があります。激しい圧力スパイクは、ピストンのひび割れ、ピストンリングの破損、シリンダーヘッドの損傷など、機械的な故障につながる可能性があります。また、極端な温度は金属表面の腐食や摩耗を引き起こす可能性もあります。ノッキングを防ぐために、いくつかの対策が講じられています。最も基本的な対策は、エンジンの圧縮比を使用可能な燃料に適したレベルに制限することです。オクタン価で測定される燃料の品質は、自己着火に対する耐性を示します。オクタン価の高い燃料は、より高い圧縮比を可能にします。現代のエンジンは、ノックセンサー(基本的にノックの周波数に調整されたマイクロフォン)を備えた高度な電子制御システムを使用しており、ノッキングの発生を検知すると、エンジン制御ユニット(ECU)に点火時期を遅らせるように指示し、シリンダー圧力を下げてノッキングを停止させます。

UNESCO Nomenclature: 3305
化学工学

タイプ

物理現象

混乱

増分

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 高圧縮オットーサイクルエンジンの開発
  • エンジン故障モードの観測
  • 化学反応速度論と自己発火温度に関する基本的な理解
  • シリンダー内圧を測定できる計測機器

アプリケーション

  • 高オクタン価燃料の開発
  • テトラエチル鉛(以前は)やエタノール(現在は)などのアンチノック剤の使用
  • ノックセンサー付きエンジンコントロールユニット(ECU)
  • ホットスポットを防ぐための燃焼室形状の設計
  • ターボチャージャーとインタークーラー付きスーパーチャージャー

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連キーワード:エンジンノック、デトネーション、圧縮比、オクタン価、自己点火、火花点火エンジン、プレイグニッション、ハリー・リカルド、アンチノック剤、エンジン損傷。

歴史的背景

エンジンノック

1910
1920
1920
1920
1922
1924
1927
1910
1910
1920
1920
1920
1922
1925-01-01
1930

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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