質問: 内燃機関(エンジン)の不思議 いつも思っていたことですが、例えば4サイクルでは吸入・圧縮・点火・排気という一連の工程を行いクランクシャフトを回転させていますよね。 時速100キロ以上にもなるとその工程はものすごい速さだと思います。4サイクルの正確な順序立てた工程がものすごいスピードで行われているのでしょうか?(勿論そうなのでしょうけれど) 例えば、モーターなら電磁石のnとsが入れ替わり永久磁石との引き合い・反発なので高速回転でも容易に理解出来るのですが、ことエンジンとなると信じられません。(といっても毎日、乗っている車がトラブルも無くまさにそうなのですが・・・)よろしければ御教示ください。
回答: 手元に正確なデータがないので、考え方だけを書きます。 エンジンが作動するための必要条件は: 1.機械的に破損しないで機能する。摩耗や遠心力。 2.点火などの化学変化が設計通り行く。電気系統も関与する。 3.空気や燃料の流れが円滑に行く 第一点は各瞬間の力を計算し、かつ耐久性を考えればよいので、何とかなりそうです。 第二点は化学反応、電気制御などですから、高速は得意な分野です。 そこで、第三点を取り上げます。 エンジンの中ではピストンが上下しています。どのくらいの速度かというと ストローク(行程)x回転数x2です。(二倍したのはピストンが上がる行程と下がる行程があるから) エンジンには小さいオートバイエンジン、中間の自動車エンジン、大型タンカーなどの巨大な舶用エンジンがありますが、ストロークの小さいエンジンは回転数が高く、巨大エンジンは回転数が低いので、ピストン速度はそれほど変わりません。 エンジンは空気を吸い込まなくては働きませんが、吸い込み速度はピストン速度と、桁としては同じ程度です。別に音速を超える訳ではありません。従って、高速走行中の自動車エンジンで、吸排気がうまく作動していても、それほど驚く必要はなさそうです。