静圧 : Static Pressure (Ps)
空気が静止した状態で周囲におよぼす圧力のこと。
風船などが膨らんでいるとき、この風船の内部から周囲を押しつける力が静圧である。
動圧 : Dynamic Pressure (Pv)
Pv = 1/2*ρ*V^2
ρ:密度
V:速度
流体の流れによって生じる圧力のことを、動圧または速度圧という。
台風のような強い風により建物の窓ガラスがたわむことがあるが、この力が動圧によるもの。
動圧は、その流速が速いほど大きくなる。氾濫した川の流れは、自動車を押し流すほどの強さになる。
動圧と静圧を合わせたものを「全圧」といい、流れのない場合の圧力は[全圧=静圧]で、流れのある場合の圧力は[全圧=静圧+動圧]となる。
点火時期 : Ignition timing
トルクとの関係;
エンジンのトルクは点火時期で変化し、最適な点火時期よりも速すぎても遅すぎてもトルクは低下する。
点火時期が速すぎる場合は、燃焼による圧力がピストンの上昇を妨げる働きをしてしまうためである。
点火時期が遅すぎる場合は、ピストンが下降している途中で燃焼が行われるために十分な力がピストンに伝わらないからである。
排気温度との関係;
点火時期が遅角(リタード)の場合、排気温度が高くなる。
(参考)触媒昇温リタード制御
早期触媒昇温制御としては、点火時期を遅角(リタード)することにより排気行程に近い段階で燃焼を行わせ、温度の高い排気ガスを触媒に導いて触媒の早期活性化を促進する技術(触媒昇温リタード制御)が一般的に採用されている。
ノッキングが起こったら;
ノッキングが発生した場合は、点火時期を遅角(リタード)させる制御が入る。
ノッキングは通常「ノック」ともよばれている異常燃焼の一つ。
エンジンの燃焼室に吸入された混合気はピストンによって圧縮された後で点火プラグの放電により燃焼させている。
燃焼中は高温の燃焼ガスとまだ燃えていない混合気の両方が燃焼室の中にあり、このとき、燃焼ガスは温度が高いので急激に膨張して、まだ燃えていない混合気を圧縮する作用がある。
例えば、燃焼室の体積の半分が燃焼ガスで残りが混合気である場合を考えると、体積的には半々ですが混合気は圧縮されているので重さは10倍以上になっている。
このとき、混合気は圧縮されることで温度もかなり高くなっていて、場合によっては自然に火がついてしまうことがある。
このように圧縮された混合気に自然に火がついてしまった場合、かなりの量の混合気がほとんど瞬間的に燃えてしまうことになるので衝撃波が起こってしまう。
この衝撃波は燃焼室の中を音速で伝わるので何度も燃焼室の壁で跳ね返って壁を叩く。
この壁を叩く音がノック音という音で、人によっては「カリカリ」とか「カンカン」などと表現される。
ノッキングはエンジンの出力が低下するだけでなく場合によってはピストンを壊してしまう。
ノッキングは点火時期の調整だけでなく、圧縮比を高くしたり、ターボを付けたりした場合にも問題になる。
ノッキングの主な原因
・高負荷条件が継続的 … 燃焼室内温度が高くなると、ノックしやすい
・エンジン冷却が不十分
・エンジン内部にデポジット(炭素塊)がある … ホットスポット(発火源)になる
・燃料が壁面に付着しやすい … ホットスポットに燃料噴霧が行くとホットスポットに
・燃料がリーン側に制御されている … 空気量比率が高いと、燃料の気化エネルギによる燃焼室内温度低下が少なくなり、燃焼室内温度が高くなる
・点火時期が進角側に制御されている … 圧縮比が高い状態に近くなる
【テフロン】 Teflon ®
テフロン ® というのは商品名で、正式名称は ポリテトラフルオロエチレン (polytetrafluoroethylene, PTFE)。
テトラフルオロエチレンの重合体で、フッ素原子と炭素原子のみからなるフッ素樹脂(フッ化炭素樹脂)である。
耐熱性はプラスチック中最高で-100℃~+260℃の広い温度範囲にわたって長時間の使用に耐えられる。
また、用途、用法によってはさらに高温および低温の使用にも耐えることが確認され、特に低温では-196℃の液体窒素に使用しても常温と同じ摩擦係数を示す。
テフロンの融点は327℃であって、これ以上の温度ではゲル状態となって機械的性質は急激に変化する。
分解開始温度は390℃位からであって、それより低い温度では形はくずれず、常温に戻せばそのままの形で劣化は認められない。
【シリコン】 Silicone
シリコーンが正確な発音らしい。
金属ケイ素 (Si) に化学反応を加えて作り出された化合物。
使用温度範囲は、-60~+200℃程度。
シリコンはなめらかな触感や毒性の低さから化粧品の基材として広く使用される。またシャンプーの約9割にはシリコンが配合されているという。
参考リンク
http://www.silicone.jp/j/info/begin1.shtml
【チューブ価格】
連続の式 : equation of continuity
空間中の何もないところから流体が湧き出してきたり、突然消失してしまうことがないことを定義している。
断面積の異なる ある円管について。
断面積 : A [m^2]
流体の密度 : ρ [kg/m^3]
流体の速度 : u [m/s]
質量保存の法則より、断面1と断面2を単位時間あたり通過する流体の質量は等しいので
ρ1・u1・A1 = ρ2・u2・A2 = m
m [kg/s] : 質量流量 (mass flow rate) - 単位時間当たりの流体の質量
上式より、つまり、円管内の定常流れにおいては、円管の任意断面での質量流量はどの場所でも一緒である。
流体が非圧縮性流体の場合では、ρ1=ρ2 より
u1・A1 = u2・A2 = v
v [m^3/s] : 体積流量 (volume flow rate) - 単位時間あたりの流体の体積
非圧縮性流体の場合は、定常流れにおける円管の任意断面での体積流量はどの場所でも一緒である。
【非圧縮性流体】
圧力や温度による密度の変化が無視できるほど小さな流体のこと。
水などの液体や、音速に比べて流速が小さい気体は、非圧縮性流体として扱うことができる。
一方、流体中の音波や、音速と同程度の流速をもつ気体は、圧縮性流体として扱う必要がある。
(laminar flow and turbulent flow)
流れには大きく分けて層流と乱流の2つの状態が存在する。
層流は、流体が規則正しく流線上を運動している流れ。
乱流は、渦は発生し流体が不規則に運動している流れ。
一般的に、流速が大きくなると層流を維持できなくなり、乱流に遷移する。
英国の研究者 Reynolds(レイノルズ)は、層流状態から乱流状態への遷移に関して染料を用いた可視化実験を実施し、その物理現象を定量的に解析した(1883)。
その結果、円管内の流れが層流状態を維持できない条件をレイノルズ数 Re と呼ばれる無次元数を用いてその閾値を見いだした。
Re = ud/ν = ud/(μ/ρ)
u : 平均流速 [m/s]
d : 円管直径 [m]
ν : 動粘性係数 [m^2/s]
μ : 粘性係数 [Pa・s]
ρ : 密度 [kg/m^3]
【粘性係数 = 粘度】 英語:viscosity
粘度(粘性係数)とは、流体の粘性(流れにくさ)を表す指標。
身近なもので考えると、水に比べて油はねばねばしてて、粘度が高い。
粘性の生じる機構は液体と気体で異なる。
液体の場合、液体分子の相互に働く引力に起因して粘性を生じる。そのため、液体は温度が上昇すると、分子間の引力が小さくなり、粘度が小さくなる。逆に、温度が低い場合、粘度は大きい。冷間時のエンジンオイルは粘度が大きいため、フリクションロスとなってしまう。
気体の場合、気体分子の衝突によって粘性を生じる。そのため、気体は温度が上昇すると、分子の衝突が活発になるため、粘度が大きくなる。
【動粘性係数 = 動粘度】 英語:kinematic viscosity
どの程度に流体が固体表面から流れ落ちにくいかを示す指標。
エンジンオイルを例にすると、動粘度が大きくないと、油膜厚さを保った流体潤滑ができない。
流れが層流から乱流に遷移する限界のレイノルズ数は臨界レイノルズ数 (critical Reynolds number , Rec) と呼ばれる.
円管内の流れの場合、臨界レイノルズ数は Rec = 2000 程度と言われている。
日常的に使われている湿度とは、相対湿度のことを指しており、その単位は [%RH] で表す。
相対湿度はその空気の含み得る水の割合を示し、RH:Relative Humidity(相対湿度)という意味。
相対湿度 = 空気中の水蒸気量 ÷ 飽和水蒸気量
「飽和水蒸気量」 (下記参照) は気温によって変化し、温度が高くなるにつれて数値は上がる = 温度が高くなるほど、空気中に含むことができる水蒸気の量が多くなる。
したがって、空気中の水蒸気の量が一定の場合だと、気温が高くなれば相対湿度は低くなり、気温が低くなれば相対湿度が高くなる。
夏の暑い日と冬の寒い日では、温度が異なる=飽和水蒸気量が異なる ので、相対湿度が同じ値だとしても、空気中の水蒸気の量は異なり、夏場のほうが水蒸気量は多い。
【飽和水蒸気量】
空気1m^3中に含まれる最大の水蒸気の質量。 単位は [g/m^3]
空気中にはいくらでも水蒸気を含むことができるわけではない、また含むことができる量は気温によって異なる。
【露点】
これ以上水蒸気を含むことができない状態(水蒸気が飽和の状態、相対湿度100%、水蒸気が水滴に変化する状態)になったときの空気の温度を「露点」という。
そのときの空気の露点は、そのときの空気中に含まれる水蒸気量によって決まる。
・イメージしやすく表現されてるページ
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1410526389
冷却水に使用される液体は主に水であるが、水は0℃以下で凍結し100℃以上で沸騰する性質がある。
凍結もしくは沸騰の状態になると、重大なエンジントラブルを引き起こしてしまう。
LLCは、その水の氷点を下げるとともに、沸点を上げる役割をもっている。
主成分はエチレングリコールなどであり、濃度によって耐低温性能を調節できる。(下の表を参照)
LLCの他の役割としては、
防錆効果: 冷却系統の金属部分の腐食を防ぐとともに、その進行をくい止める。
冷却効率: 冷却効率を高めるため消泡剤を添加している。
2~3年程度を目安に定期交換するのが一般的。
(主成分のエチレングリコールが徐々に酸化し、腐食性物質が生成。 また防錆添加剤が消耗 し、防錆性能が低下)
主成分のエチレングリコール自体は無色であるが、市販のLLCには誤飲防止用および不凍液確認用に着色剤によって色がつけられている。
この色の違いが性能を示しているものではない。
(おおむね、赤はトヨタとダイハツ。緑はそれ以外)
<高性能LLC>
LLCを発展させたスーパーLLCがトヨタとホンダで出されており、前者はスーパーロングライフクーラントであり色をピンク色に変更して、後者はウルトラeクーラントで色は青色に変更。
ノーマルLLCと比べて、沸点温度上昇、冷却効果向上、防錆効果向上。
寿命も延び、前者は7年16万キロ、後者は11年20万キロ交換不要。
高性能LLCを従来のLLCに入れ替えるのは厳禁である(水漏れや錆びなどの不具合が発生するため)。
しかし、従来のトヨタ車、ホンダ車の普通のLLCから高性能LLCに入れ替えるのは問題ない。(しかしトヨタ車の場合は完全に抜ききる必要がある)
http://ktc.co.jp/support/material/004.html
LLC濃度と凍結温度の目安 |
LCC濃度 凍結温度 30% -15℃ 35% -20℃ 40% -24℃ 45% -28℃ 50% -36℃ 55% -41℃ 60% -54℃
|
<LCC交換>
http://allabout.co.jp/gm/gc/193021/
エンジンオイルとディーゼルエミッションの関係
1.SOF
PMの成分分析には,通常,ジクロロメタンを抽出溶媒とするソックスレー抽出法が用いられている。このうち,溶媒に溶出した成分をSOF(Soluble Organic Fraction) としている。
SOFは,未燃燃料や未燃エンジンオイルであり,エンジンの運転状態(エンジン負荷,排気温度)によって排出量は変化する。
最近では大幅に低減されてきたが、更なる低減に向けて、エンジンオイルから由来する部分を減らすためにエンジンオイルの蒸発性低減が議論されている。
2.オイルアッシュ
PM中にはエンジンオイルや燃料添加剤に含まれる金属成分から生成されるアッシュとよばれる燃え残り成分がある。
硫酸灰分の少ないエンジンオイルを使用した場合、オイルアッシュ量が減ることがわかっており、2005年1月より低灰分ディーゼルエンジン油が市場に導入されている。
エンジンオイルの基礎知識
http://www.nks-ris.co.jp/knowledge/oil/index.html
PM中にはエンジンオイルや燃料添加剤に含まれる金属成分から生成されるオイルアッシュとよばれる成分がある。(エンジンオイルがシリンダとピストンとの隙間から燃焼室に入って、燃焼することによって発生)
このオイルアッシュはDPFのフィルタ内に残留し、フィルタの容積を占有していくため、ろ過のためのフィルタ面積を減少し、圧力損失が走行距離とともに上昇する。
オイルアッシュは、DPF再生でも除去することができない。
さらには、アッシュがフィルタ内のどの部分に残留するのかにより圧力損失上昇の様子が変わる。
アッシュ堆積量はエンジンオイルの消費量と相関があることが知られている。
硫酸灰分の少ないエンジンオイルを使用した場合、オイルアッシュ量が減ることがわかっており、2005年1月より低灰分ディーゼルエンジン油が市場に導入されている。
JASO DL-1 (乗用車用), DH-2 (トラック用)
【エンジンオイル中の硫黄灰分の車両燃費・DPF堆積アッシュ量への影響】
http://www.idemitsu.co.jp/zepro/oil/test2.html
【エンジンオイル特性】
【DPF、オイルアッシュに関連する特許】
ターボチャージャーは、排気ガスを動力源として駆動ターボンを回し、それと同軸になったコンプレッサーが回転することにより、混合気(もしくは空気)を加圧して燃焼室内へ押し込むメカニズムである。
【ウエストゲートバルブ】
ターボチャージャーにより限度以上に過給するとノッキングが発生したり、最悪エンジンが壊れてしまう。そこで、過給圧が設定圧力を超えると、ターボン排圧をタービン上流でバイパスさせて、タービン出力を低下させて過給圧をコントロールしている。このタービン排圧をコントロールしているのが、ウエストゲートバルブである。
・ウエストゲート アクチュエータ
アクチュエーターにブースト圧が掛かると、内部のスプリングの反発力(=スプリングセット荷重)に負けて、シャフトが飛び出す。
アクチュエーターのシャフトが飛び出して来ると、ウエストゲート開。→タービンを回転させる排気ガスがバイパスに逃げる事でブーストが下がる。
ブーストが下がると、アクチュエーター内部のスプリングの反発力が勝ってシャフトは縮む。→ウエストゲート閉。→排気ガスは再び勢い良くタービンホイルを回し、ブーストが上がる。
・ソレノイドバルブ
ウエストゲート・アクチュエーターをデューティ・ソレノイド・バルブでコントロールする方式
アクチュエーターにブースト圧を掛ける為のホースに、新たなバイパスを設けてあり、バイパスの出口は、通常はエアフロメーター~タービン・コンプレッサーの入り口間に設けてある。バイパスさせる(=ブースト圧を逃がす通路)ホースには、デューティ・ソレノイド・バルブが取付けてある。
このバルブをオン・オフさせることで、ブースト圧を細かく、かつ正確にコントロールできる。
【可変容量タービン】
VNT, VGT, ...
タービンのベーンの開閉により、エンジン排圧を制御しEGR率を高めることができる。またガス量の少ない低速域ではベーンを閉じることにより、ガス流速を速くし、ターボ回転を瞬時に上げることで過渡応答性を改善できる。
【主なターボメーカー】
ギャレット・システムズ(ハネウェル社のトランスポーテーション&パワーシステム(TPS)部門のひとつ)
三菱重工業
ボルグワーナー(旧 独KKK社(Kühnle Kopp und Kausch)+ 米Schwitzer社)
ターボネティクス(Turbonetics)
IHI(旧「石川島播磨重工業」)
Bosch Mahle Turbo Systems
コンチネンタル_(自動車部品製造業)
ニュートン : 力の単位
1 [N] = 1 [kg·m/s^2]
1 [kgf] = 9.8 [N]
ジュール : エネルギー、仕事量、熱量、電力量の単位
1 [J] = 1 [N·m] = 1 [kg·m^2/s^2]
ワット : 仕事率(単位時間あたりの仕事量)の単位
1 [W] = 1 [J/s]
1 [kW] = 1.36 [PS(馬力)]
パスカル : 圧力、応力の単位
1 [Pa] = 1 [N/m^2] = 10^-5 [bar]
マイル : USの長さの単位
1 [mile] = 1609 [m]
インチ : 液晶サイズなどで使う長さの単位
1 [inch] = 25.4 [mm]
ガロン : US 液量ガロン 体積の単位
1 [gal] = 3.785 [L]
絶対圧とゲージ圧と差圧
本来、圧力は完全な真空(絶対真空)を基準とする物理量であるが、実用的には基準となる圧力の値=基準圧 (reference pressure) を0として表示する。日常的には大気圧を0(基準圧)として扱うことが多い。例えばタイヤ圧などは大気圧を0としている。この他にもさまざまな基準を取ることがあり、主として次の3つに分類できる。
- 絶対圧 (absolute pressure) : 絶対真空を0(基準圧)として表示する圧力である。 表記例 1113hPa (abs)
- ゲージ圧 (gauge pressure) : 大気圧を0(基準圧)として表示する圧力である。値がプラスである場合を正圧(せいあつ、positive pressure)、値がマイナスとなる場合を負圧(ふあつ、negative pressure)という。絶対圧pAから大気圧p0を差し引くとゲージ圧pGになる。表記例:100hPa (G)
- 差圧 (differential pressure) とは、2点の圧力の差であり、基準となるのは周囲圧力ではなく、システム内の他の圧力ポイントになる。
一般的にタイヤ圧や血圧はゲージ圧で表示される。気象学上の気圧や 高い真空度は絶対圧で表示される。差圧は工業用生産機器で使われる。差圧計には差込口が2つ付いており、差圧を測りたいそれぞれの環境に繋がれている。そ して、何らかの方法でその差を計算して表示するようになっているので、観測者がいちいち2点の圧力の引き算をしなくて済む。
海面での1気圧はおよそ100キロパスカルであるが、高度や天気で変化する。そのため、絶対圧が変わらなくても、周囲の気圧が変わればゲージ圧は変化する。例えば車で山に登ると、タイヤ圧は上がる。
圧力の単位は、bar, Pa(パスカル), mmHg が一般的に使用される。これら単位の関係は下の図のとおりである。
(760mmHg = 1.013bar = 101325Pa = 1013.25hPa =101.32kPa)