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[[画像:4-Stroke-Engine.gif|200 px|thumb|内燃機関の例([[4ストローク機関|4ストロークエンジン]])<br/> (1)吸入<br/> (2)圧縮<br/> (3)燃焼・膨張<br/> (4)排気]] |
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'''内燃機関'''︵ないねんきかん︶とは、[[シリンダ]]など機関内において[[ガソリン]]などの[[燃料]]を燃焼させ、それによって発生した燃焼ガスを用いて直接に機械仕事を得る[[原動機]]をいう<ref name = "netsukikan">﹃熱機関工学﹄西脇仁一編著、朝倉書店、1970年、p. 42</ref>。内燃機関では燃焼ガスを直接作動流体として用いて、その[[熱エネルギー]]によって仕事をする<ref name = "netsukikan" /><ref name="jpo-card-K8">[https://www.jpo.go.jp/ |
'''内燃機関'''︵ないねんきかん︶とは、[[シリンダー]]など機関内において[[ガソリン]]などの[[燃料]]を[[燃焼]]させ、それによって発生した[[燃焼ガス]]を用いて直接に機械仕事を得る[[原動機]]をいう<ref name = "netsukikan">﹃熱機関工学﹄西脇仁一編著、朝倉書店、1970年、p. 42</ref>。内燃機関では燃焼ガスを直接[[作動流体]]として用いて、その[[熱エネルギー]]によって[[仕事 (熱力学)|仕事]]をする<ref name = "netsukikan" /><ref name="jpo-card-K8">[https://www.jpo.go.jp/system/design/gaiyo/bunrui/isyou_bunrui/document/index/K8.pdf 意匠分類定義カード︵K8︶] 特許庁</ref>。これに対して、[[蒸気タービン]]のように燃焼ガスと作動流体がまったく異なる原動機を[[外燃機関]]という<ref name = "netsukikan" />。
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内燃機関はインターナル・コンバスチョン・エンジン |
内燃機関はインターナル・コンバスチョン・エンジン︵{{en|'''i'''nternal '''c'''ombustion '''e'''ngine, '''ICE'''}}︶の訳語であり、内部︵インターナル︶で燃料を燃焼︵コンバスチョン︶させて[[動力]]を取り出す[[機関 (機械)|機関]]︵エンジン︶である。﹁機関﹂も﹁エンジン﹂も、複雑な機構を持つ装置という意味を持つが、ここでは[[発動機]]という意味である。
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なお、動力を取り出すことが目的の内燃機関ではあるが、特殊な用途として[[パルスジェット]]による[[フロンガス]]の分解や4サイクル機関による天然ガスの改質などが研究された<ref>山崎毅六、三井光. [https://doi.org/10.3775/jie.37.417 内燃機関による天然ガスの変成] 燃料協会誌 37.7 (1958): 417-422, {{doi|10.3775/jie.37.417}}</ref>。 |
なお、動力を取り出すことが目的の内燃機関ではあるが、特殊な用途として[[パルスジェット]]による[[フロンガス]]の[[化学分解|分解]]や4サイクル機関による[[天然ガス]]の[[水蒸気改質|改質]]などが研究された<ref>山崎毅六、三井光. [https://doi.org/10.3775/jie.37.417 内燃機関による天然ガスの変成] 燃料協会誌 37.7 (1958): 417-422, {{doi|10.3775/jie.37.417}}</ref>。
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== 動作概要と原理 == |
== 動作概要と原理 == |
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これに対して速度型内燃機関は燃焼ガスの高速の流れを利用するもので、タービン翼車の回転運動等を通じて機械仕事に転換する内燃機関をいう<ref name = "netsukikan" />。[[ガスタービンエンジン]]の場合、[[燃焼器]]で燃料を燃焼させ、燃焼ガスが出力タービンを回転させることで軸動力を得る。軸動力ではなく推力を直接得るために、出力タービンを省き燃焼ガスを一方向に噴出させると[[ジェットエンジン]]となる。
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これに対して速度型内燃機関は燃焼ガスの高速の流れを利用するもので、タービン翼車の回転運動等を通じて機械仕事に転換する内燃機関をいう<ref name = "netsukikan" />。[[ガスタービンエンジン]]の場合、[[燃焼器]]で燃料を燃焼させ、燃焼ガスが出力タービンを回転させることで軸動力を得る。軸動力ではなく推力を直接得るために、出力タービンを省き燃焼ガスを一方向に噴出させると[[ジェットエンジン]]となる。
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容積型機関は﹁間欠燃焼﹂、速度型機関は﹁連続燃焼﹂という燃焼形態の違いはあるが、ともに燃焼熱により高圧となった燃焼ガスそのものを作動流体とすることは共通する。これに対し蒸気機関などの外燃機関では、機関外部の熱源︵燃料の燃焼など︶により、燃焼ガスとは別の作動流体︵水など︶に熱エネルギーを与え、機関により動力を得る。
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容積型機関は﹁間欠燃焼﹂、速度型機関は﹁連続燃焼﹂という燃焼形態の違いはあるが︵[[パルスジェットエンジン]]は間欠燃焼式速度型機関という例外︶、ともに燃焼熱により高圧となった燃焼ガスそのものを作動流体とすることは共通する。これに対し蒸気機関などの外燃機関では、機関外部の熱源︵燃料の燃焼など︶により、燃焼ガスとは別の作動流体︵水など︶に熱エネルギーを与え、機関により動力を得る。
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現代の内燃機関では主に[[熱効率]]を高めるために、燃焼には出力の一部を利用して圧縮した空気を使用する。[[ディーゼルエンジン]](レシプロエンジンの一種)のように、原理的に圧縮なしでは動作しない内燃機関もある。 |
現代の内燃機関では主に[[熱効率]]を高めるために、燃焼には[[機関出力|出力]]の一部を利用して圧縮した空気を使用する。[[ディーゼルエンジン]]︵レシプロエンジンの一種︶のように、原理的に圧縮なしでは動作しない内燃機関もある。
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積極的に[[デトネーション]]を利用する事で高効率化が期待され<ref>[http://www.waseda.jp/jp/news13/data/130709_engine.pdf 究極効率のエンジンを生む新圧縮燃焼原理を発見!]</ref><ref name="tendo">[http://home.hiroshima-u.ac.jp/fges/theme/tendo.pdf デトネーションを利用した新しい内燃機関]</ref><ref>{{PDFlink|[http://home.hiroshima-u.ac.jp/rgdlab/rgdl_html/conferences/conferences-pdf/2005_seibushibu_ochi.pdf プロパン−空気混合気を用いたパルスデトネーションタービンエンジンの作動実験]}}</ref>、[[パルス・デトネーション・エンジン]]の開発が各国で進められている。 |
積極的に[[デトネーション]]を利用する事で高効率化が期待され<ref>[http://www.waseda.jp/jp/news13/data/130709_engine.pdf 究極効率のエンジンを生む新圧縮燃焼原理を発見!]</ref><ref name="tendo">[http://home.hiroshima-u.ac.jp/fges/theme/tendo.pdf デトネーションを利用した新しい内燃機関]</ref><ref>{{PDFlink|[http://home.hiroshima-u.ac.jp/rgdlab/rgdl_html/conferences/conferences-pdf/2005_seibushibu_ochi.pdf プロパン−空気混合気を用いたパルスデトネーションタービンエンジンの作動実験]}}</ref>、[[パルス・デトネーション・エンジン]]の開発が各国で進められている。 |
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内燃機関に限らず、燃焼プロセスを経る装置では、熱効率において[[カルノーサイクル|カルノー効率]]を超えるものは、理論上ありえな |
内燃機関に限らず、燃焼プロセスを経る装置では、熱効率において[[カルノーサイクル|カルノー効率]]を超えるものは、理論上ありえず、また効率を最大限向上させると出力が殆ど無になる<ref>{{Cite web|和書|url=https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1027753.html|archiveurl=https://web.archive.org/web/20210517020940/https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1027753.html|title=慶應大ら、熱エンジンの効率を最大限に上げると出力がほぼゼロになることを証明|publisher=PC Watch|year=2016-11-01|accessdate=2022-05-17|archivedate=2021-05-17}}</ref>。
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== 歴史 == |
== 歴史 == |
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* 1923年: [[アメリカ国立標準技術研究所|アメリカ国立標準局]]の [[:en:Edgar Buckingham|Edgar Buckingham]] が[[ジェットエンジン]]は効率が低く現実的でないという報告を発表。特にピストンエンジンに比べて5倍の燃料を消費するとしていた<ref>[http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19930091225_1993091225.pdf JET PROPULSION FOR AIRPLANES]</ref>。 |
* 1923年: [[アメリカ国立標準技術研究所|アメリカ国立標準局]]の [[:en:Edgar Buckingham|Edgar Buckingham]] が[[ジェットエンジン]]は効率が低く現実的でないという報告を発表。特にピストンエンジンに比べて5倍の燃料を消費するとしていた<ref>[http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19930091225_1993091225.pdf JET PROPULSION FOR AIRPLANES]</ref>。 |
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* 1924年: ベンツ社が初のトラック用ディーゼルエンジンの特許を取得。 |
* 1924年: ベンツ社が初のトラック用ディーゼルエンジンの特許を取得。 |
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* 1925年: [[スウェーデン]]の技術者 [[:en:Jonas Hesselman|Jonas Hesselman]] が世界初の[[ガソリン直噴エンジン]]を開発<ref>{{Cite book | title = Scania fordonshistoria 1891-1991 |year=1992 |language=Swedish |isbn=91-7886-074-1}} (Translated title: ''Vehicle history of [[スカニア|Scania]] 1891-1991'')</ref><ref>{{Cite book | title = Volvo – Lastbilarna igår och idag |year=1987 |language=Swedish |isbn=91-86442-76-7}} (Translated title: ''[[ボルボ|Volvo]] trucks yesterday and today''))</ref>。
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* 1925年: [[スウェーデン]]の技術者 [[:en:Jonas Hesselman|Jonas Hesselman]] が世界初の[[ガソリン直噴エンジン]]を開発<ref>{{Cite book | title = Scania fordonshistoria 1891-1991 |year=1992 |language=Swedish |isbn=91-7886-074-1}} (Translated title: ''Vehicle history of [[スカニア|Scania]] 1891-1991'')</ref><ref>{{Cite book | title = Volvo – Lastbilarna igår och idag |year=1987 |language=Swedish |isbn=91-86442-76-7}} (Translated title: ''[[ボルボ・グループ|Volvo]] trucks yesterday and today''))</ref>。
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* 1926年: [[:en:Alan Arnold Griffith|Alan Arnold Griffith]] は重要な論文 ''Aerodynamic Theory of Turbine Design'' を発表。これによってそれまで実現が疑問視されていたジェットエンジンが注目されるようになった。その中で、これまでの圧縮機は飛行には不向きで、ブレードを[[翼型]]に設計変更すべきだとし、実用的エンジンが製造可能であることを数学的に示すと共に[[ターボプロップエンジン]]の構築法を解説した。同年、[[ロバート・ゴダード]]が世界初の液体燃料ロケットを打ち上げた。 |
* 1926年: [[:en:Alan Arnold Griffith|Alan Arnold Griffith]] は重要な論文 ''Aerodynamic Theory of Turbine Design'' を発表。これによってそれまで実現が疑問視されていたジェットエンジンが注目されるようになった。その中で、これまでの圧縮機は飛行には不向きで、ブレードを[[翼型]]に設計変更すべきだとし、実用的エンジンが製造可能であることを数学的に示すと共に[[ターボプロップエンジン]]の構築法を解説した。同年、[[ロバート・ゴダード]]が世界初の液体燃料ロケットを打ち上げた。 |
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* 1929年: [[フランク・ホイットル]]がジェットエンジンに関する論文を発表。 |
* 1929年: [[フランク・ホイットル]]がジェットエンジンに関する論文を発表。 |
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== 出典 == |
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== 関連項目 == |
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* [[可変圧縮比エンジン]] |
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* [[自動車エンジン]] |
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* [[機関出力]] |
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== 外部リンク == |
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* {{Kotobank}} |
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{{自動車の構成}} |
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2024年3月6日 (水) 10:23時点における最新版
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/4-Stroke-Engine.gif)
(1)吸入
(2)圧縮
(3)燃焼・膨張
(4)排気
動作概要と原理[編集]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7d/Turboprop_T-53.jpg/240px-Turboprop_T-53.jpg)
歴史[編集]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cd/Rivaz_Engine.jpg/250px-Rivaz_Engine.jpg)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/ff/Early-gasoline-engine-models.jpg/250px-Early-gasoline-engine-models.jpg)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/34/Benz_Patent_Motorwagen_Engine.jpg/220px-Benz_Patent_Motorwagen_Engine.jpg)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d6/CarlBenz.jpg/159px-CarlBenz.jpg)