【エンジン】燃焼システムと恐ろしい現象２点

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【エンジン】燃焼システムと恐ろしい現象２点

「デトネーション」と「プレイグニション」をご存知ですか？

今回は、エンジンの燃焼工程で発生してしまうかもしれない、恐ろしい現象２点見ていきたいと思います。

通常燃焼とデトネーション

通常燃焼中は、エンジンの燃焼は定期的にコントロールされています。

スパークイグニションシステムでは、コンマ何秒かで点火作業が繰り返されています。

シリンダーに酸素と燃料を混合したものを取り込み、それを圧縮した一番いいタイミングで、点火がおこなわれます。

その時得られた力を、ピストンが回収し、燃焼ガスを排出します。

しかし、デトネーションが引き起こると、この流れはコントロールされていない状態になります。

通常燃焼と爆発（Combustion and Detonation）

上図左側のように、通常燃焼だとピストンを押すようにエネルギーが伝わるのに対して、デトネーションが起こると、ピストンが叩かれたように強い衝撃が伝わります。

また、燃焼室内の温度も通常よりも上がり、圧力も高くなります。

デトネーションの症状として、軽い場合だと「オーバーヒート」「エンジンがガタガタ言う」「出力低下」などが引き起こります。

最悪のケースだと、シリンダーやバルブが完全に破壊されてしまうこともあります。

デトネーションの原因

デトネーションは、高出力セッティングの時に起きやすく、シリンダーヘッドの温度が高くなる特徴があります。

デトネーションを引き起こす原因として：

  • 決められた燃料よりも低いグレードのものを使う
  • 低回転時に高いマニフォールドプレッシャー値にする
  • ミクスチャーリーンの状態で、高出力セッティングにする
  • 地上運転やステップクライムでシリンダーが冷えない状況を作り出してしまう

などがあります。

デトネーションを防止するには？

とても恐ろしいデトネーションですが、防止する方法があります：

  • 燃料を製造会社がしてしているグレードのものを使う
  • カウルフラップをフルオープンにしてエンジンを冷却する
  • 離陸直後など「上昇勾配が浅い時」「レートが小さい時」には、ミクスチャーセッティングをエンリッチ側にして冷却する
  • ハイパワーセッティングやステップクライムをなるべく行わない
  • エンジン計器のモニターを定期的に行い、必要ならば調節する

プレイグニションとは

プレイグニションとは、点火しようとしたタイミングよりも早く点火してしまう現象です。

点火のタイミングがずれると、エンジンのパワーロスにつながりますし、エンジン内部の温度が通常よりも高くなってしまいます。

デトネーションと同じように、エンジンのダメージにつながる現象です。

例えば、圧縮工程の途中で点火が引き起こり、空気が膨張している中、圧縮工程が続けば、無理な力がピストンやバルブにかかり壊れてしまうかもしれないでしょう。

原因として、燃焼室の一部がとても熱くなっており、そこがスパークプラグのような役目になってしまうので、意図せぬタイミングで燃焼が起こってしまいます。

燃焼室の一部が熱くなる原因として、燃焼室内での「カーボンの蓄積」「スパークブラグの欠損」「シリンダー内の破損」です。

まとめ

デトネーションとプレイグニションは同時に引き起こるか、どちらかが先に引き起こり、もう一方を引き起こします。

コックピットからでは、どちらが引き起こったのか区別をつけるのは難しいです。

どちらともシリンダー内部の温度が上昇し、出力低下に加え、最悪エンジン交換をしなければいけないほどのダメージにつながります。

飛行機の取扱説明書やリミテーションを守ることにより、これら両方を避ける事が可能です。

 

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