混合気

混合気（こんごうき）の概要

混合気は、ガスや霧状の液体燃料が空気と混ざり合っている状態を指します。この用語は特に、自動車の内燃機関に関する議論でよく使用されます。内燃機関では、基本的に燃料を燃焼させて動力を得るため、空気中の酸素が必要です。このため、エンジンの気筒内には燃料とともに空気を供給する必要があります。

一般的には、エンジンに大気をそのまま取り込むことが多く、ガソリンのような液体燃料を使用する際には、そのままでは燃焼効率が悪くなるため、燃料を霧化して気体状にする必要があります。混合気は、空気と燃料が混ざり合うことで形成され、その性質は燃焼プロセスやエンジンの出力にも大きく影響します。

燃料の割合

内燃機関における混合気は、時に「混合気が濃い」や「混合気が薄い」と表現されることがあります。これは、混合気を形成する燃料の割合が多いか少ないかを示す言葉です。「混合気が濃い」とは、空気に対して燃料が多めである状態を指し、逆に「混合気が薄い」とは、燃料が少なめであることを示します。これらの表現はエンジンの運転状態を理解するために重要です。

自動車エンジンにおける混合気

ガソリンエンジンでは、混合気はエアクリーナーボックスから取り込まれた空気と、ニードルやインジェクターを通じて供給される燃料が霧化され、混合されたものです。この混合気の空気と燃料の質量比は「空燃比」と呼ばれ、理想的な完全燃焼を実現するためには、約14.7:1の比率が必要とされています。この時、混合気中の燃料は燃焼室内の熱によりさらに気化し、エンジン部品を冷却します。

ガソリンエンジンは、この混合気をシリンダー内で圧縮し、点火プラグによって点火され、爆発的なエネルギーを生み出します。また、電子制御燃料噴射装置による制御では、エンジンブレーキの使用時にスロットルを完全に閉じると燃料供給が停止し、空気だけが吸入されます。これにより燃費が向上します。

混合給油方式

古いタイプの2ストロークエンジンでは、燃料と潤滑油を混ぜ合わせて供給する「混合給油」という方式が用いられていました。この方式では、潤滑油の回転数や負荷によって潤滑効果が変わるため、低速運転時には潤滑過多になりやすく、エンジンの部品が汚れたり、逆に長時間のエンジンブレーキでは潤滑が不足して焼き付きの原因となることがあります。

1961年には、ダイハツが分離給油方式の2ストロークエンジンを導入し、以降、日本のメーカーはこの方式を開発・改良させ、エンジン性能の向上と環境への配慮が進んでいきました。燃料と潤滑油を別に供給できることで、油の計量や取り扱いの煩雑さを解消し、エンジンの性能と持続可能性も向上しました。

結論

混合気は、内燃機関において燃焼の質を左右する重要な要素であり、エンジンの性能や燃費に深く関わりを持っています。その特性を理解することで、より効率的なエンジンの設計や燃焼方法の改善に役立つでしょう。

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