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2級ガソリン自動車整備士・試験問題

2G 登録試験 2024年10月 問題04

エンジンの性能に関する記述として、不適切なものは次のうちどれか。

機械損失は、ピストン、ピストン・リング、各ベアリングなどの摩擦損失と、ウォータ・ポンプ、オイル・ポンプ、オルタネータなどの補機駆動の損失からなっている。

熱効率のうち図示熱効率とは、理論サイクルにおいて仕事に変えることのできる熱量と、供給する熱量との割合をいう。

一般にガソリン・エンジンの体積効率は 0. 8程度で、体積効率と充填効率は、平地ではほとんど同じであるが、高山など気圧の低い場所では差が生じる。

実際にエンジンのクランクシャフトから得られる動力を正味仕事率又は軸出力という。


解説

(1)機械損失は、ピストン、ピストン・リング、各ベアリングなどの摩擦損失と、ウォータ・ポンプ、オイル・ポンプ、オルタネータなどの補機駆動の損失からなっている。

選択肢(1)は、適切です。

エンジンの性能における機械損失には、主に以下の2つの種類の損失が含まれます。

  1. 摩擦損失: ピストンやピストンリング、クランクシャフトやカムシャフトの各ベアリングなど、エンジン内部の可動部分の摩擦によって生じる損失です。これには、ピストンがシリンダー内で上下する際の摩擦や、回転軸の摩擦が含まれます。
  2. 補機駆動による損失: エンジンが駆動するウォーターポンプ、オイルポンプ、オルタネーター、冷却ファンなどの補機が消費するエネルギーの損失です。これらの補機はエンジンの動力を利用して作動するため、その駆動によってエンジンの出力が一部消費されます。

これらの機械損失を最小限に抑えることで、エンジンの効率や出力を向上させることができます。

(2)熱効率のうち図示熱効率とは、理論サイクルにおいて仕事に変えることのできる熱量と、供給する熱量との割合をいう。

選択肢(2)は、不適切です。

正しくは、以下の通りです。

熱効率のうち図示熱効率とは、シリンダ内の作動ガスがピストンに与えた仕事を熱量に換算したものと、供給した熱量との割合をいう。

図示熱効率(indicated thermal efficiency)は、シリンダ内の作動ガスがピストンに対して行った仕事量(図示仕事)を熱量に換算したものと、燃焼により供給された熱量との割合を示します。これはエンジンの理想的な熱効率に近く、次のように定義されます。

\[ % ディスプレイ数式表示 % 分数表示 \frac{分子}{分母} 図示熱効率 = \frac{ピストンが受けた仕事量}{燃焼によって供給された熱量} \]

図示熱効率は、シリンダ内の熱エネルギがどれだけ有効に機械的な仕事に変換されているかを評価する指標であり、エンジン設計や燃焼効率の改善を図る上で重要な要素です。

理論熱効率(theoretical thermal efficiency)とは、理論サイクル(例えば、オットーサイクルやディーゼルサイクル)に基づく理想的な条件のもとで、供給された熱量がどれだけ仕事に変換されるかを示す割合です。

\[ 理論熱効率 = \frac{仕事に変換できる理想的な熱量} {供給された熱量} \]

この理論熱効率は、エンジンの理想的な熱効率であり、実際のエンジン性能と比較する指標として使われます。

(3)一般にガソリン・エンジンの体積効率は 0. 8程度で、体積効率と充填効率は、平地ではほとんど同じであるが、高山など気圧の低い場所では差が生じる。

選択肢(3)は適切です。

ガソリンエンジンの体積効率(volumetric efficiency)は一般に0.8(80%)程度で、吸入する空気量がシリンダーの理論上の容積と比較してどれだけ実際に充填されているかを示します。

体積効率充填効率(charging efficiency)は平地ではほぼ同じ値になりますが、高山などの気圧の低い場所では差が生じます。

これは、充填効率がシリンダー内に取り込まれる「実際の空気質量」に基づいて評価されるためであり、気圧の低下により空気密度が減少すると、同じ体積であっても充填できる空気の質量が少なくなります。

この結果、充填効率が体積効率と異なる値になるのです。

(4)実際にエンジンのクランクシャフトから得られる動力を正味仕事率又は軸出力という。

選択肢(4)も適切です。

エンジンのクランクシャフトから実際に得られる動力を正味仕事率または軸出力(brake horsepower, BHP)といいます。

これは、燃焼によって生み出されたエネルギから機械損失(摩擦損失や補機駆動による損失など)を差し引いたもので、実際に外部に取り出せる有効な出力を示します。

正味仕事率や軸出力は、エンジン性能の評価において重要な指標であり、エンジンの効率や出力を直接反映しています。

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