空燃比の問題

Question

’ディーゼル機関ならば、全体の空燃比が50対1でも燃焼するが、ガソリン機関では20対1よりも薄いと燃焼できない。なぜか？’という問題が参考書に載っていたのですが、参考書に解答が載っていないので困っています。
どなたか教えてください。

Answer

おまけです。
１０年くらい前に登場した三菱自動車のＧＤＩ技術は
シリンダー内に直接ガソリンを噴射し、その方法を
工夫することでスパークプラグの周辺にガソリンを
集めて点火・燃焼させますから全体としては約40：1の
超希薄燃焼を実現しています。同様の技術は他のメーカー
からも出ています。よって20：1あたりが限界とは言えない
のです。技術の進化とはそういうものですから。

Answer

> 参考書に解答が載っていないので困っています。
何で困るのでしょう？
何か、課題でも出されているのですか？（学生さんかな？）

御自身で考えてみて、こうではないかな？と仮説を立てて質問すると、
それはこういうところが違うよ！と教えてもらえます。

－　正解のヒントになる事を記しておきます。－
ガソリンでは、適正な空燃比にならないと爆発しないのは御存知と思います。
（過濃や過薄では燃焼しませんよね。）
ガソリンエンジンは、混合気を作って吸気させますので、
圧縮した時点で適性範囲を外れていると、プラグの火花で着火しません。

一方、ディーゼルエンジンでは、
圧縮された高温高圧の空気の中に、燃料を噴出させます。
この時、適正な燃焼範囲に入る部分がどこかで出来あがる筈です。
そこが燃焼し始めて、それが火種になって火炎が伝搬していきます。
（当然、火種は複数出来上がる場合が多いです。）
火炎の伝搬に伴って空気と燃料の混合が行われながら進行しますので、
全体では空燃比が過薄でも、局部的には充分に適性範囲になっている訳です。
逆に、全体では過濃でも、燃え残りの煤が出来るものの、爆発出来ます。
そういう意味では、極めて柔軟性の高い特性があります。

・・ヒントのつもりが、殆ど答えになっちゃった。
これから先の細部は、自分で考えて下さい。

Answer

２０年前に学んだことを思い出してひとこと。
ディーゼルエンジンは圧縮され高温になった空気の中に燃料を
噴射します。このとき燃焼する条件が整ったところから
燃える多点発火（着火）です。主に燃料の量の制御で出力を
制御します。ディーゼルエンジンにスロットルバルブは無く、
出力は単位時間当たりの燃料噴射量で制御しますから、
低負荷時は希薄燃焼が当たり前です。
対して一般的なガソリンエンジンでは空気と燃料の
混合気を吸入し圧縮して点火することで燃焼させます。
点火のときにスパークプラグの周辺に空気と燃料が程良くいて
くれないと燃えないので必然的に空燃比は限定されるのです。
スパークプラグの周辺が空気ばかりだと燃えようがないという
わけです。

Answer

自分で、調べなさい。

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