エンジン 拡散燃焼の仕組みと重要性
自動車の心臓部であるエンジンでは、燃料を燃やすことで生まれる力を使って車を走らせています。この燃料を燃やす仕組み、つまり燃焼の仕組みは、エンジンの性能を左右する重要な要素です。ここでは、ディーゼルエンジンなどで使われている「拡散燃焼」について詳しく説明します。
拡散燃焼とは、高温の空気がすでにエンジン内部にある状態で、そこに燃料を噴射することから始まります。燃料は霧状に噴射され、熱い空気に触れると徐々に蒸発し始めます。液体の状態では燃えることができない燃料は、気体の状態、つまり蒸気にならないと燃えません。この蒸発した燃料が周りの空気と混ざり合い、燃えることができる状態になります。この燃料と空気の混ざったものを混合気といいます。
拡散燃焼では、この混合気が自然に発火します。マッチで火をつけたりする必要はありません。高温の空気と燃料が触れ合うことで、ある一定の温度以上になると自然に火がつくのです。火がついた混合気は、周りの混合気にも引火し、燃焼が広がっていきます。このように、燃料と空気が混ざり合いながら燃え広がっていく現象が拡散燃焼です。
拡散燃焼の効率は、いかに燃料と空気をうまく混ぜ合わせるかにかかっています。空気が十分になければ、燃料は全部燃えきらず、すすとなって排出されてしまいます。逆に燃料が多すぎても、これもまた不完全燃焼を起こし、すすの発生につながります。さらに、空気の温度や流れ具合も燃焼効率に大きく影響します。そのため、エンジンの設計では、これらの要素を精密に調整することが非常に重要になります。 適切な空気の温度と流れを作ることで、燃料と空気が効率よく混ざり合い、より多くの力を生み出すことができ、燃費も向上するのです。