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岡山大学 工学部の教員によるミニ講義

関心ワード
  • エンジン、
  • センサー、
  • 燃費、
  • レーザー光、
  • 自動車、
  • 光ファイバー、
  • ガソリン、
  • 動力、
  • 燃焼、
  • 一酸化炭素(CO)

エンジン内で理想の燃焼状態を探るセンサー

どのような燃え方が、一番よいのか

 燃費がよくて、有害排出物を出さないこと、これが理想のエンジンです。燃費がよいとは、クルマの場合、同じ量の燃料ならより遠くまで走れることを意味します。有害排出物質とは、窒素酸化物、一酸化炭素に「ハイドロカーボン」と呼ばれる未燃ガス、そして微粒子などです。これら有害排出物質は、現在は排気管にフィルターや触媒を付けて取り除いています。しかしエンジン内の燃焼過程でこうした物質が出ないようにすれば、余計な処理をしなくて済みます。理想の燃焼状態を実現するためには、エンジン内での燃焼状況をリアルタイムに詳しく調べることが必要です。

エンジン内部で何が起こっているのか

 クルマのエンジンの場合は、シリンダーの中に霧状にしたガソリンと空気の混合気を入れます。これをピストンで圧縮した上で、点火プラグで火を点けるのです。その結果起こる、爆発的な燃焼の力がピストンを一気に押し下げ、クルマを走らせる動力となります。
 理想的な燃焼状態を実現するために考えるべき要素は、燃焼室の形や、点火するタイミング、そしてガソリンと空気の割合などです。中でもポイントとなるのが、点火プラグ近辺のガソリン濃度です。これを調べるために使われているのが、点火プラグに仕込まれた光ファイバーセンサーです。多くの自動車メーカーが、このセンサーに注目しています。

レーザー光を使ってガソリン濃度を計測

 センサーは光ファイバーケーブルを使い、エンジン内でレーザー光を発射します。発射されたレーザー光は、反射して戻ってきます。この間の空気の状態によって、レーザー光の反射状況が変わってくるのです。例えばガソリンがたくさんあると、発射された光が途中でたくさん吸収されます。このようにレーザー光の反射の変化を調べることによって、エンジン内でもプラグ近辺のガソリン濃度をリアルタイムに把握することができるのです。

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この学問が向いているかも 熱工学、流体工学、動力熱工学


工学部 機械システム系学科 教授
冨田 栄二

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メッセージ

 自分が考えたこと、研究したことは、人にきちんとわかってもらってこそ意味があるものです。そこで、私の研究室ではプレゼンテーションに力を入れています。プレゼンテーション能力は、社会に出てからも必ず役に立つはずです。
 役立つと言えば、省エネに関する研究も同じです。省エネの重要性は高まる一方であり、そのカギとなるのが「燃焼」です。仮に高校の数学など理系科目にあまり関心がなくても、もしあなたが自然現象全般に興味があるなら、ぜひ一緒に燃焼を研究し、省エネに貢献しましょう。

先生の学問へのきっかけ

 小さい頃から乗り物に興味を持っていました。「飛行機はどのようにして飛ぶのか」「電車はどのようにして動くのか」「自動車はどのようにして走るのか」そして「それらはなぜ人が走るよりずっと速く移動できるのか」、その「メカニズムを知りたい」「自分で乗り物を作ってみたい」というのが機械工学という分野に進んだ原点です。

先輩たちはどんな仕事に携わっているの?

自動車メーカー研究・開発・設計者、自動車部品メーカー研究・開発・設計者、重工業メーカー研究・開発・設計者、一般機械メーカー研究・開発・設計者

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