エンジンにはなぜ吸気口と排気口があるのでしょうか?

エンジンにはなぜ吸気口と排気口があるのでしょうか?

1.吸気システムの役割

• 酸素の供給: 燃焼の本質は、燃料と酸素の化学反応です。 

吸気システムは、燃料が完全に燃焼できるように、空気（酸素を含む）をシリンダーに導入します。

• 混合燃料: ガソリン エンジンでは、吸気マニホールドで空気と霧状の燃料を混合して可燃性混合物を形成します (ディーゼル エンジンではシリンダー内に燃料を直接噴射します)。

• 冷却効果: 吸入空気の流れは、エンジンの内部部品 (シリンダー壁やピストンなど) を冷却するのに役立ちます。

• ブースト最適化: ターボチャージャー付きエンジンやスーパーチャージャー付きエンジンは、吸入量を強制的に増加させることで燃焼効率と出力を向上させます。

2. 排気システムの役割

• 排気ガス：燃焼後の排気ガス（二酸化炭素₂、水蒸気、窒素酸化物など） 

シリンダースペースを占有して次の燃焼に影響を与えないように、時間内に排出する必要があります。

• 背圧を低減：最適化された排気設計により、排気残留物が減少し、吸気効率が向上します。排気管の直径と長さはエンジン性能に影響します。

• 環境保護と騒音低減：排気システムには触媒コンバーター（有害排出物を削減）が含まれています 

環境規制や快適性要件を満たすために、マフラー（騒音を低減）も装備しています。

• タービン駆動：ターボチャージャー付きエンジンでは、排気ガスによってタービンが回転し、吸気側のコンプレッサーが駆動されて吸気圧力が上昇します。

3. 吸気と排気の協調動作エンジンは、4 ストローク サイクル (吸気、圧縮、動力、排気) または 2 ストローク サイクルを通じてエネルギー変換を完了します。

1. 吸気行程：ピストンが下降し、吸気バルブが開き、新鮮な空気または混合ガスが吸入されます。

2. 圧縮行程：バルブが閉じられ、ピストンが上昇して混合ガスを圧縮します。

3. 動力行程: スパークプラグが点火し(またはディーゼル圧縮着火)、混合気が燃焼してピストンを押し下げます。 

4. 排気行程：排気バルブが開き、ピストンが上昇して排気ガスを排出します。吸気が不足すると燃焼が始まりません。 

排気が不足すると、排気ガスが残留して効率が急激に低下したり、火炎が消えたりすることもあります。

4. 特殊なケースの比較

• 2ストロークエンジン：吸気と排気はピストンの動きによって同期されます（独立したバルブはありません）。 

しかし、効率は低く、汚染は大きいため、主に小型機器に使用されます。

• ロータリーエンジン：ローターの動きによって吸気と排気が行われます。構造は異なりますが、原理は似ています。

概要 吸気と排気は、エンジンの呼吸の中核を成す要素です。吸気は燃焼のための原材料を供給し、排気は老廃物を除去します。 

これら2つは連携して、エンジンが継続的に、効率的に、そしてクリーンに動作することを保証します。可変バルブタイミングやターボチャージャーなどの最新技術は、このプロセスをさらに最適化します。 

パフォーマンスと環境保護の向上。