クルマのミライNEWS

自動車コラムニスト 山本晋也がクルマのミライに関するニュースやコラムをお伝えします。

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ガソリン

ガソリン1リッターの発熱量は34,000kW?

car_gasoline


SI単位で仕事量の単位はJ(ジュール)、そして仕事率はW(ワット)。その関係は以下の通り。

W=J/s

そしてレギュラーガソリンの発熱量は約34.5MJ/L(ハイオクで約35MJ/L)ですから、ガソリンを1Lを完全燃焼させたときに発生する仕事率、すなわちパワーは34,500kWとなります。
たとえばポルシェ・パナメーラターボの最高出力が368kW(500PS)ですから、ガソリン1Lの持つ熱量がいかに大きいかわかろうというもの。というよりも大きすぎると思えてきます。パナメーラでいえば燃料タンク容量は100L(ハイオク)ですから、3,500,000kW相当の燃料を抱えているわけです。

というわけで、もういちどジュールとワットの関係式をみれば

W=J/s

ジュール・パー・セク、「一秒間に」という条件があるのでした。
つまりハイオクガソリン1Lを1秒間に完全燃焼させたときに発生させられるパワーが35,000kWということなのです。
ここから逆算して、言い方を変えると「パナメーラのガソリン満タン状態とは1時間連続して972kWのパワーを出しつづけられる」となります。さらに単純計算すれば「最高出力を出し続けたとして2時間半連続走行できる」となります。

おっと、これは数字遊びでありまして、真に受けないでください。

W=J/sではありますが、ご存知の通り発熱量≠軸出力でもあります。当たり前ですが、ガソリンの発熱量をすべて軸出力にできるわけではありませんので。


理論空燃比とは何のこと?

省燃費やパワーアップなどエンジン制御の話題となると、かならず「空燃比」という言葉が出てきます。

空燃比とは「空気と燃料の質量比」のことで、つまりシリンダー内における混合気の重量比を示したもの。

アルファベットでA/Fと表示することからもわかるように、空気の重量を燃料の重量で割った数値であり、その理論空燃比は14.5~14.7とされています。言い方を変えると「空気過剰率が1の状態」でもあるのですが、余計に難しくなってしまうでしょうか?

さて、ここまではクルマ好きであれば聞いたことがあるでしょうが、ちょうどエアポケットのように仕事がなく、時間があるので、なぜ理論空燃比が14.6近辺にあるのかを確認してみます。

まず、その前に各種条件を示さなければいけません。(なお計算しやすいように基本的に整数にしていることをご了承ください

●原子量(重量)
N(窒素):14
O(酸素):16
H(水素):1
C(炭素):12
Ar(アルゴン):40

●組成など
ガソリン:C612
軽油:C1634
(それぞれ添加剤などもありますが、計算しやすいよう単純な炭化水素としています)

空気:N2 78%+O2 21%+Ar 1%(CO2ほかのガスは少量なので無視することとします)


空燃比とは重量比ですから、原子量をもとにそれぞれの重量を計算します。

ガソリン=12×6+12=84

軽油=12×16+34=226

空気(平均)=(28×78+32×21+40)÷100≒29

ようやく、空燃比の基本となる質量までたどり着きました。

まだまだ長くなりそうなので、続きは次のエントリで。




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