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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 2025年10月 問題14
スパーク・プラグに関する記述として、適切なものは次のうちどれか。
(1) スパーク・プラグの中心電極を細くすると、 飛火性が向上するとともに着火性も向上する。
(2) 着火ミスは、 消炎作用が弱過ぎるとき又は、吸入混合気の流速が低過ぎる場合に起きやすい。
(3) 空燃比が大き過ぎる (薄過ぎる)場合は、着火ミスの発生はしないが、 逆に小さ過ぎる (濃過ぎる)場合は、燃焼が円滑に行われないため、 着火ミスが発生する。
(4) 高熱価型プラグは、低熱価型プラグと比較して、 火炎にさらされる部分の表面積及びガス・ポケットの容積が大きい。
解説
(1)スパーク・プラグの中心電極を細くすると、 飛火性が向上するとともに着火性も向上する。
選択肢(1)が適切です。
熱力学的な観点から
- 局所的な温度上昇の集中
- 細い電極は熱容量が小さいため、放電によって発生するエネルギが電極周辺に集中しやすく、局所的な温度上昇が大きくなる。これにより、混合気の火炎核(火種)が形成されやすくなる。
- 火炎核の成長阻害が少ない
- 電極が太いと、火炎核が形成された後に電極がその熱エネルギを奪ってしまい、火炎核が消えてしまうことがある(これを「消炎作用」と呼ぶ)。
- 細い電極はこの消炎作用が小さく、火炎核が成長しやすい。
電気化学的な観点から
- 電界集中による放電開始電圧の低下
- 細い電極は先端に電界が集中しやすく、放電開始に必要な電圧が低くなる。これにより、より安定して火花が飛びやすくなる。
- 放電の安定性と火花の強度
- 電界集中により、放電が短時間で強く発生し、火花のエネルギ密度が高くなる。これが混合気の着火を助ける。
- 電極材料の選定と耐久性の両立
- 細い電極は消耗しやすいが、イリジウムや白金などの高融点・耐酸化性材料を使うことで、耐久性と着火性を両立している。
つまり、細い中心電極は「火花を飛ばしやすく」「火種を育てやすく」「混合気を確実に燃やす」ための工夫ということになります。
(2)着火ミスは、 消炎作用が弱過ぎるとき又は、吸入混合気の流速が低過ぎる場合に起きやすい。
選択肢(2)は不適切です。
正しくは以下の通りです。
着火ミスは、電極の消炎作用が強過ぎるとき、又は吸入混合気の流速が高過ぎる (速過ぎる)場合に起きやすい。
(3)空燃比が大き過ぎる (薄過ぎる)場合は、着火ミスの発生はしないが、 逆に小さ過ぎる (濃過ぎる)場合は、燃焼が円滑に行われないため、 着火ミスが発生する。
選択肢(3)も不適切です。
正しくは以下の通りです。
混合気が燃焼するためには、混合気の空燃比が適切であることが重要で、空燃比が大き過ぎても、小さ過ぎても燃焼は円滑に行われず着火ミスが発生する。
(4)高熱価型プラグは、低熱価型プラグと比較して、 火炎にさらされる部分の表面積及びガス・ポケットの容積が大きい。
選択肢(4)も不適切です。
正しくは以下の通りです。
高熱価型プラグは、低熱価型プラグと比較して、火炎にさらされる部分の表面積及びガス・ポケットの容積が小さい。