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もしも10トン積みダンプのエンジンをガソリンにしたら?

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ban********さん

2010/9/2219:39:15

もしも10トン積みダンプのエンジンをガソリンにしたら?

10トン積みダンプに搭載されているディーゼルエンジンを、同じ排気量のガソリンエンジンに替えて普段と同じ使い方をした場合、エンジンはどうなってしまいますか?そのような大排気量のガソリンエンジンを作ることは不可能で、検討することすらできませんか?

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ベストアンサーに選ばれた回答

xm_********さん

編集あり2010/9/2220:14:01

入替えても、普段の使い方などできません。

いくつか不確定要素があるので、一口で説明はできませんが・・・。
まず、同じ排気量・同じシリンダ数でガソリンエンジンを作った場合、おそらくエンジンとして成り立ちません。
ガソリンエンジンとディーゼルエンジンは燃焼のさせ方が違うことはご存知ですよね?。
ディーゼルは原理上、ピストン直径40cm、ストローク1mなどと巨大なエンジンも製作されていますが(大型船舶とか)、ガソリンエンジンはピストン直径10cmくらいが限界。ストロークも20cmくらいが限度でしょう。ガソリンエンジンは圧縮比をあまり上げられない事と、点火プラグにより点火するので、火炎伝播速度は変わらないのに燃焼室が大きくなると、燃焼しきる前にピストンが下がり始めてノッキング状態となり、パワーを有効に使えない。
言い換えると、ガソリンエンジンは点火プラグを中心として、そこからしか燃え広がらないので燃焼室の大きさ=シリンダ直径に限界があるのに対し、ディーゼルエンジンは圧縮した高音・高圧空気中に燃料を吹き込むから、吹き込んだ燃料全体が一気に燃えるし、圧縮比を高く=ストロークを長くもできるから、多少遅れて燃焼する部分があってもガソリンほどは大きな問題にはならない。だからシリンダ直径を大きくでき、大排気量エンジンも作れる、ということ。
ガソリンエンジンは排気量=出力を増やすにはシリンダ数をどんどん増やさないと無理ですから、同じシリンダ数・同じ排気量ではディーゼルより力を発揮できない可能性が高い、ということです。
それに、ガソリンとディーゼルではパワーバンドが違うのでギア比の設定を全て変えないと・つまりミッションを丸ごと入替えないと使い物になりません。

質問した人からのコメント

2010/9/27 22:28:55

降参 詳しいご回答をありがとうございました。

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gal********さん

2010/9/2613:55:24

できないことはありませんが…
他の方がガソリンエンジンの1気筒あたり排気量をあげられない理由を書いておられるように、1気筒あたりの排気量を800ccくらいに抑えないと最適な燃焼を得ることは難しいのです。
8~10気筒くらいのエンジンにしないといけません。フリクションだけ考えても不利になります。
過給する場合は、ディーゼルと違って排圧が小さいので、大きなタービンをつけても運転しにくくなるだけです。
一番大きな理由は燃費でしょう。ディーゼルに比べて3~4割燃費が悪くなってしまいます。

e60********さん

2010/9/2320:27:09

最初に10tonトラックのエンジンについて説明いたします。

●10tonトラックのエンジンとは?
例 = UDトラックス コンドル用
排気量 = 7.0L
気筒 = 直列6気筒
過給機 = ターボ・チャージャ
ボア×ストローク = 110 × 123mm
出力 = 280馬力/2500rpm

●最高回転時の状況
NA(自然吸気)エンジンの火炎伝播速度 = 65.5m/s
1サイクルの時間 (クランク軸2回転で4サイクル) = 0.012秒
火炎伝播による燃焼時間(ボア中心からエンドガスまで) = 0.00084秒
この燃焼時間と1サイクルの時間の比率 = 14.2 (ここで一般のNAガソリンエンジンでは,この比率が15~20くらい)
平均ピストン速度 = 10.25m/s (一般のガソリンエンジンでは,20m/s以下)

→ 過給機が付くと,吸入ポートからの吸入空気の流入速度が高くなるため,NAガソリンエンジンなみの「比率」になる

●結論
10tonトラック用エンジンくらいであれば,ガソリンエンジンへの置き換えは可能なレベルです。もちろん同一出力を,同一回転数で発揮するためには,過給機とインタークーラが必要です。

ただし燃料コストは,サイクル効率と燃料の違いにより,35~40%くらい差が出ます。このため,ディーゼルエンジンをガソリンエンジンに置き換えるのは,技術的には可能ですが,現実的には無理でしょう。北米のように,ガソリンが安ければ,ガソリンエンジンのトラックは可能ですし,実際に走っています。

●備考
xm_naotoxさまより回答のとおり,大型船舶用のような大きなエンジンでは,ガソリンエンジン(火花点火)ではダメで,拡散燃焼のディーゼルエンジンが必要です。
ちなみに上記の「比率」を1000rpm,ボア1000mmで計算すると,1.38となり,成立しません(最低でも12くらい必要なため)。

簡単ですが,ご参考になれば幸いです。

rpc********さん

2010/9/2319:11:34

ガソリンとディーゼルでは燃焼の特性が違うので、同じ合計排気量でも
同じ気筒数とは行かないでしょう。

またガソリンエンジンは力を出すのには高回転が必要なので、クラッチや
ミッションの設定が異なるでしょう。

ただエンジンの大きさ自体は問題無いです。
例えば第二次大戦のドイツで有名なディーガー(タイガー)戦車は、
60トン近い重量を700馬力のガソリンエンジンで動かしていましたから。

現在は効率が悪いから作らないだけで、25tトラック用のガソリン
エンジン作ることも、十分可能です。

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