直噴エンジンについて。

Question

普通のガソリンエンジンには圧縮比限界がありましたが直噴エンジンならガソリンが自然発火する事がないので、より圧縮比をあげられますよね。
ディーゼル並みの圧縮されたシリンダー内にガソリンを吹きかければ燃料というより爆発に近く高出力を生み出すことは可能でしょうか？？

Answer 1

実際それやってんのがSkyActiveとかD4なんだけどね。
今のところガソリン直噴での理論最適解は14くらい。

MAZDAは理論最適解と同じ14
TOYOTAは12くらい。

燃焼の仕方そのものが違うので同じ圧縮比にしたら良くなるというものでは無い。

理論や技術のブレークスルーが起きて圧縮比20オーバーのガソリンエンジンが
未来には出ることがあるかもしれないけど。
現在の燃焼理論と技術では圧縮比は14前後に最適解があるそうだ。

Answer 2

ガソリンの沸点は30～200°です軽油は180～350°です
ガソリンの直噴はシリンダー内とマニーホールド内と有ります

軽油は粘着性が強いのでシリンダー内で粒が大きくなり液体です
ガソリンは粘着性が少ないからシリンダー内ではほぼ気体です

上記の理由でデイーゼルが燃焼で時間がかかります高速回転も出来ません
ガソリンエンジンは点火プラグからじょじょに燃焼するから高速回転が出来るのです、圧縮圧力が高過ぎるとシリンダー全体から同時に燃焼してノッキングを起こしますだからターボー車は圧縮比が低くなっています、
ガソリンエンジンはシリンダー径が大きすぎると瞬間に燃焼しノッキングを起こしますのでシリンダーの直径が最大1500㎜ですが噴射に時間をかけると将来直径が1500㎜以上可能になるかもしれません

Answer 3

jgjtjgjtjgjtjgjtさんへ

>普通のガソリンエンジンには圧縮比限界がありましたが
>直噴エンジンならガソリンが自然発火する事がない
しますよ。

>より圧縮比をあげられますよね。
想定されているのとは別の理由にて。

>ディーゼル並みの圧縮されたシリンダー内
>ガソリンを吹きかければ
>燃料というより爆発に近く高出力を生み出すことは可能でしょうか？
不可能です。理由が幾つも。

先ず、、、なんですが。d(^^;)
燃焼が始まって以後も燃料の供給が続くのを、Proは拡散燃焼と呼びます。
拡散燃焼をするかしないか。これが、ディーゼルエンジンか否かを決めます。
翻ってガソリンの場合、筒内直噴はしても、拡散燃焼はしません。「予混合燃焼」だけで運転する。
理由は、拡散燃焼をすると、ディーゼルで解決し切れていない排ガス対策の難題を抱え込む事に成るから。
付け加えると、拡散燃焼で、吸い込んだ空気に含まれる酸素を使い尽くす理論空燃比の燃焼はさせられません。旧来からλ=1.3と言われて来た様に、吸い込んだ量の3割方を使い切る事が出来ません。その分は低出力が不可避。
排気量を多くして初めて同じ土俵に上がれるポテンシャル。大きく重く低出力。囲う車体の鉄板も多く成る。

>燃料というより
>爆発に近く
>高出力を生み出すことは可能でしょうか？
拡散燃焼は、バーナーで空気をボォ〜っと炙って加熱する様な燃焼。って事は、燃焼室内圧の上昇が遅い。
神が作りたもうたエンジンをイメージする場合、理想、ですから、経過時間が掛かる所は時間幅零、瞬時でイメージします。
ここから遅れる分は「損失」。
競技用なら2万rpmも実用に成ろうかというガソリンエンジンに対して、圧上昇が遅いので時間損が多い、とされて来たのがディーゼルです。
だから小型自動車用に設計されても5500rpm辺りが限界。
短時間で多量に吹き込んで、一気に着火燃焼させようとすると・・・ディーゼルノック急増で、エンジンが割れます。d(^=^;) 燃焼室内最高圧200kg/cm^2が限界とされて久しいです。
そして、そんな急速で高圧(=高温)な燃焼をやらせようとすると、NOxが激増してしまって使い物に成らない。
だから、コモンレールの解説
http://www.isuzu.co.jp/technology/d_databook/technology.html

でも、主たる燃焼である「高圧噴射」の最初で「初期噴射率調整」なる、多段噴射に分割する事で、急上昇を抑えている、のです。

・・・という事で、ディーゼルそのままに、燃料をガソリンに変えたら良く成るか、というのは幻想に過ぎない、という事なのです。

ガソリンの気化潜熱で吸入新気を冷却し、充填効率Upと自己不正着火での限界をUpさせる、という効能は認めます。が、それにしても圧縮比で1上がるかどうか程度の物、と聞いています。(狙うは膨張比14の高さ)
それに、走行時間の大半を占める部分負荷領域では、寧ろ吸気マニホールドをLLCで加温してガソリン気化を促進したい位。なら気化潜熱での冷却の寄与は限定的。
という事に成ります。

(閑話休題)
もし拡散燃焼の方が良いのなら、ガソリン直噴でも確実にやってます。贅沢税を掛けられている程に高い揮発油を燃料にしているのだから。
でもやらない。
やらないだけの理由が在るから、という事なのです。

中々難しい話ですよね。疑問が有れば補足なさって下さいな。

Answer 4

他の方も仰っていますが、直噴の意味が違いますね・・
通常のオットーサイクルて、無駄が多くもう古い。

何故かと言うと、密閉された燃焼室を無理やり押し縮めて行くので、最大のポンピング・ロスに成ります・・其処でスプリット・サイクル（カルメロ・スクデリ・・・エンジンが有る）にすると、吸＆圧or燃＆排気行程を別々のシリンダーでやるので、圧縮時には隣シリンダーのピストン頭部を押す事に成るので、―トルクでは無く駆動輪作動トルクに変換出来るので高効率に成り、更に上死点後点火なので、圧縮比はいくらでも上げる事が可能です。

４サイクルで有っても一回転で１燃焼をするので、例えば６６０ccでも１３２０cc同等の出力が出せます。
下図L側は通常点火でR側は、スプリット・サイクル点火です。

Answer 5

燃料による特性の違いです。

同じ直接噴射でもガソリンとディーゼルでは理屈が違います。

ザックリとですがそれだとガソリンの燃焼に無駄が多くなります。

Answer 6

直噴エンジンの意味を取り違えています。

ガソリンエンジンの直噴は、吸気工程の初期にガソリンをシリンダー内へ噴射します。
ディーゼルエンジンの様に圧縮が完了してから噴射する訳ではないので、多少圧縮比を上げられますが、精々圧縮比１２までです。

ディーゼルエンジンと同じように圧縮が完了して噴射する拡散燃焼を行うには、圧縮比を１８以上にしないと燃焼しません。ガソリンは自着火しにくいのです。

拡散燃焼が実現できても高出力になるとは限りません。
拡散燃焼は混合気の火花点火と比べて空気との混合が難しく、ディーゼルでは吸気した空気量の７割程度しか燃焼に使えていません。
ガソリンの拡散燃焼が出来たとしても、空気との混合はし易いのですが多少出力が落ちる可能性が有ります。


では、意味がないかと言うとそうでも有りません。

マツダの次世代エンジンＳＫＹ－ＧＥＮ２ではガソリンの拡散燃焼を採用する可能性があります。
低出力時には圧縮比１８で希薄な燃焼を行い燃費を２０％以上向上します。
高出力時にも圧縮比１８のままで、拡散燃焼でノッキングしない燃焼を維持する事に使えます。
出力の向上は無いかも知れませんが、非常に低燃費なエンジンになります。

Answer 7

可能でしょうか？？

可能でもあるし、不可能でもある

直噴は適温時以外は
燃焼室内の
バラツキが大きい