タンブル

自動車の心臓部であるエンジンの中では、ガソリンと空気が混ぜ合わされて爆発することで力が生まれます。この爆発の効率を高めるためには、ガソリンと空気をいかに均一に、そして素早く混ぜ合わせるかが重要です。この混ぜ合わせに大きな役割を果たすのが、燃焼室の中での空気の流れ方です。 燃焼室の中の空気の流れは、大きく分けて二つの種類があります。一つは、シリンダーと呼ばれる筒の中心軸を中心に、ぐるぐると渦のように回る流れです。これは横渦と呼ばれ、専門的には「渦巻き」という意味を持つ「スワール」という言葉で表現されます。スワールは、まるで洗濯機の中の水のように、中心軸を中心に円を描くように空気を動かします。 もう一つの流れは、スワールとは全く違う向きに発生する渦です。これはシリンダーの中を上下に回転する流れで、縦渦と呼ばれます。専門的には「タンブル」や「タンブル渦」、「タンブル旋回流」などと呼ばれています。タンブルは、ピストンの上下運動に合わせて空気を激しくかき混ぜる役割を果たします。 これらの空気の流れ、つまりスワールとタンブルは、単にガソリンと空気を混ぜ合わせるだけでなく、混合気の燃え広がる速度を速める効果も持っています。これにより、より力強く、そして燃費の良いエンジンを実現することが可能になります。スムーズな空気の流れを作ることは、エンジンの性能を向上させる上で、非常に大切な要素なのです。

物が空気を押しのけたり、空気の中を物が進んだりする時、空気の流れ方は大きく分けて二つあります。一つは層流と呼ばれるもので、これは水が静かに流れる小川のように、空気が規則正しく滑らかに流れる状態です。もう一つは乱流と呼ばれるもので、これは滝壺の渦のように、空気が大小様々な渦を作りながら、不規則に流れる状態です。 この乱流は、私たちの身の回りでも様々なところで見られます。例えば、煙突から出る煙は、煙突付近ではまっすぐ上へと流れますが、上空にいくにつれて乱れ始め、もやのように広がっていきます。これは、煙の速度が上がるにつれて流れが乱流に変化するためです。また、扇風機の羽根の近くでは、空気が滑らかに流れていますが、羽根から離れるにつれて流れは乱れ、やがて不規則な風になります。このように、空気の流れは、速くなったり、周りのものの形が複雑になったりすると、層流から乱流へと変化しやすいのです。 自動車で考えてみると、車が空気の中を走るとき、車の周りには空気の流れが生じます。この流れは、車の形によって複雑に変化し、多くの乱流が発生します。特に車の後方では、大きな渦がいくつも発生し、空気抵抗を増大させてしまいます。空気抵抗が大きいと、車はより多くの燃料を消費して走らなければなりません。そのため、自動車メーカーは、車の形を工夫することで、乱流の発生を抑え、空気抵抗を減らす努力をしています。例えば、車の表面を滑らかにしたり、後部に小さな突起を付けたりすることで、乱流の発生を制御し、空気の流れを整える工夫がされています。これにより燃費が向上し、環境にも優しい車を作ることができるのです。