自動車工学
ディーゼルエンジンの着火過程
mFl:油滴の質量
A:油の表面積
γ0:油滴の外径
T0:噴射時の油滴温度℃
TL:圧縮空気の温度
Ts:自己着火温度
α:油滴表面の熱伝達係数[kJ/m^2・s・k]
cp:燃料の比熱[kJ/kg・k]
t:時間[s]
ts:着火遅れ[s]
ρFl:燃料の密度[kg/m^3]
b=ΣE/R
E:活性化エネルギー
R:燃料と空気との混合気ガス定数
T:温度
C:実験装置定数
n:定数
P:シリンダ内圧力
着火までの燃料温度は、T=TL-(TL-To)・e(3・α/(ρFl・cp・γo))・t
着火遅れts=(ρFl・γo・cp/(3・α))・ln(TL-To/(TL-Ts))
又は試験チャンバーを使って実験で求める場合はts=C・(e^(b/T)/P^n)
油滴の熱の受け方dQ=α・A・(TL-To)dt mFL・cpdT
エンジンの吸気・排気及びガス交換
弁タイミング
弁速度と加速度
弁開口面積υG・Aυ=Aκ・Cm 弁リフトμ・Aυ=μ・π・dυh・cosθ≦(dυ^2-ds^2)・π/4
弁の等価荷重mvredを考えてバネに加わる力Ff=(1.2~1.8)αsmax・mvred+Fg
υG:吸気弁ガス速度[m/s]
μ・Aυ:弁リフト
μ:加速度
φ:弁角度
h:リフトの高さ
Aυ:弁リフト中の流路面積
Cm:ピストン速度
Aκ:ピストン表面積
υG:排気弁ガス速度[m/s]
Ff:バネに加わる力
馬力Pe=pe・Vh・n/a
時間面積、角度面積、時間面積率
dt時間に流れる空気量dm=υ・ρ・A・dt m=υ・ρ・∫Es~Eo・A・dt
時間面積Z=∫Es~Eo・A・dt
φ当たりの時間°kw=φ/360・1/n=φ/360・n dt=1/(360・n)・dφ Z=1/(360・n)・∫Es~Eo・A・dφ
角度面積W=∫Es~Eo・A・dφ
2サイクルエンジンの排気特性値
平均圧力Pe=ηe・λLn・(Hu/λLmin)
A:スリット面積
dm:dt時間の空気量
dt:時間
n:クランク軸回転数[s^-1]
W:角度面積
Z:時間面積
Az=Lz燃焼中シリンダ内のガス量不変
L:総空気量
Lz:シリンダ内に残る新気
Az:シリンダ内燃焼ガス量
LA:ブローオフ空気量
Vh:エンジン排気量
α1:シリンダ内に残る空気量と消費空気量の比
φ:要求空気量[mn^3/m^3]
α:捕捉効率[mn^3/mn^3]
λLn:吸気効率[mn^3/m^3]
λs:掃気効率[mn^3/mn^3]
λg:相対総吸気量[mn^3/m^3]
エンジン寸法と回転数の限界値nD常数:υg=φn/Vh/A
クランク系の運動
ピストンに掛かる力:F=Fgas+F=P・A・m・a
ピストンに直角方向の力:N=F・tanψ
コンロットに掛かる力:S=F/cosψ
クランク軸の接線方向に掛かる力:S=F/cosψ
慣性力のバランス
往復質量のバランス
1,重心の維持
コンロット比λ=クランク半径r/コンロット長さL
クランクケースの加速度ages=aTr・(mTr/mges)
2.ピストンの位置、速度、加速度はクランク角度により決まる。
ピストン位置xφ=(yo+zo)-(y+z)=L+γ-γ・cosφ-L√(1-(γ/L)^2・sin^2φ)
yo=L;y=√(L^2-h^2)
zo=γ;z=γ・cosφ
h=γ・sinφ
λ^2=(γ/L)^2
Xφ=γ・(1-cosφ+λ/2・sin^2φ)
φ=ωtと置き換えて、ピストン速度υ=γ・ω・(sinωt+λ/2・sin^2・ω・t)
加速度a=γ・ω^2・cosωt+λ/2・sin^2・ωt)
mTr:駆動部の質量
mges:クランクケースの質量
aTr:駆動部の加速度
λ:0.2~0.5コンロット比
γ:クランク半径
L:コンロットの長さ
3. 往復質量の慣性力
慣性力F=一次慣性力FⅠ+二次慣性力FⅡ
F=mosz・a=mosz・γ・ω^2cosωt+λmosz・γ・ω^2・cos2ωt
例A、Bは往復運動部分の質量の何倍になるか。
例A γ=
n=
ω^2=
FⅠmax/Geωosz=1/g・γω^2
例B γ=
n=
ω^2=
FⅠmax/Geωosz=1/g・γω^2
FⅠmax=mosz・γω^2・cosωt