熱力学との関係

自動車のエンジンの動作は、熱力学と密接な関係があります。

まず、吸気行程において、ピストンが下降していくと、シリンダ内の容積が増加して圧力が低下します。これにより、吸気バルブが開いてシリンダ内に、ほぼ常温の燃料と空気の混合気が吸入されます。
次に、ピストンが上昇すると、シリンダ内の容積が減少するために混合気が圧縮されます。
このとき、混合気は断熱圧縮されることになり、圧縮時によってピストンから受ける仕事量が熱エネルギーに変わって、常温の混合気の温度が上昇します。

ピストンが上死点位置付近まで上昇したときに、圧縮された高温の混合気に対して、点火プラグによって火花(スパーク)を発生させて混合気に点火します(爆発行程)。
このときに、圧縮されていた高温の混合気の燃焼が起こって爆発し、その体積が急激に膨張することによって、ピストンを一気に押し下げます。このときのピストンの直線的な動きが、コネクティングロッドを介してピストンに連結されたクランクシャフトにより回転運動に変換され、車輪を回転駆動させる駆動力となるのです。
なお、爆発行程後は再びピストンが上昇し、このとき、シリンダ内の排気ガスが圧縮されて圧力が上昇し、排気バルブからシリンダの外へ排出されます。

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