エンジンブレーキが起きる原理を教えてください。 アクセルを離すとエンジンブレーキが発生するのはどうい

エンジンブレーキが起きる原理を教えてください。

アクセルを離すとエンジンブレーキが発生するのはどういう原理ですか？

アイドリングの燃料噴射分の回転数に戻ろうとするのでしょうか？
また、排気量が大きいエンジン程、エンジンブレーキが強くなる理由も知りたいです。

質問者からの補足コメント

• スロットルが閉じる→シリンダー内が負圧になってピストンの抵抗になってブレーキがかかる。
  
  この解釈以外の要素も知りたかったのですが、皆さんの回答で「ん？」と思うものもあれば、「なるほど！」と思うものもありました。
  いくつもの回答ありがとうございました。

    補足日時：2024/08/03 22:08

No.22 ベストアンサー 回答者： prop_and_jet 回答日時： 2024/08/08 21:46

No.9 、No.18 、の

prop_and_jet です。


＞スロットルが閉じる→シリンダー内が負圧になってピストンの抵抗になってブレーキがかかる。


スロットルは閉じようが閉じまいが、なんの影響も及ばさない事は、すでに判明している事です。そしてここに今更の議論の余地もありません。


と書きました。
ご質問者様がコンフューズしない様に、少し説明しますね。



【 ご質問者様がおっしゃる通りです。】


スロットル全閉のエンジンブレーキは、
インテークマニホールドプレッシャー（スロットルからエンジンまでの空間の気圧）は著しく低い（アイドリング時より低い）ので、理論上、ブレーキ側に作用します。

吸気、圧縮、膨張、排気、

引く、引き戻される、引く、大気圧、

となるので。


これが、もしスロットルが開かれるとインテークマニホールドプレッシャーは大気圧になりますので、

大気圧、押す、押し返される、大気圧、

という事になりますが、

圧縮行程の始まりから膨張行程の終わるところまでが、ブローバイ等漏れがありますため、押し返される分が実際には減るのです。
（もちろん、上の引く分もブローバイ漏れはあります。(漏れというかオイルを吸っちゃってるんですが)）


もともと上流のスロットルバルブはディコンプレッションなので誤差の範囲程に弱過ぎるのかあるいは互いに打ち消し合ってるのか、上流のスロットル開閉で何の変化も体感出来ませんが、この分を、No.18 では、"シリンダーヘッドを取り付けた状態での大気による損失分" に分類しております。



以上です。









ここからは、全く関係の無い話を書きますが、
みなさん（エンジン工具を使うみなさん）にためになる話だと思うのでぜひ知ってください。

その前に、
始動時はどうして重いかというと、押し返される力（回転力）が無い中での、コンプレッションだけだから、重いのですよ。しかも回転があまりにも遅いために、ブローバイというか抜けてる空気もたくさんあって、連続してコンプレッションだけの作業だから、重いのですよ。
坂道で、ローギアーを掛けたマニュアル車が、スル、スル、スル、と落ちてくるのも、空気が抜けてるんでしょうね。
（逆回転も同じくしますよ。逆には回らないという構造にはなってはないので。）
（逆のギアーに入れておけという教えは、ディーゼリングで押し掛けみたいに始まらない様に）


（注 : No.18 で "仮にあったとしても" とは、「エンジンブレーキ時にスロットルを開いて大気圧を生じさせたとしても」という意味です。）


では本題
私はエンジン式のロウンモアで、ひもを切った事がありますよ。始動時いきなり逆回転してね、バチーンと。右手の指が猛烈に痛くて、怖くて見れなかったよ。指がもげたと思ったねマジで。


恐る恐る見ると、手にはT字の握りが残ってて、ひもは切れてて、指は無事だった。

それ以降は怖くてね、
厚紙で握りをガチッと掴んで、それを引いてるよ。つまり逆回転した時は厚紙から握りがスポッと抜ける様に。
（広告紙を何重にも折った様な物でT字の握りを摘み、手をぐーにして、親指と人差し指の横でそれをしっかり摘み、それをまっすぐ引くんです。そうすれば万一の時にはT字だけスポッと抜けるでしょ。）



チェーンソーとか怖いでしょうね。逆回転したらそのまま顔面に突き刺さるかもしれない。

皆さんも気を付けてください。そういう事もあるんですよ。



4ストでも起きますよ。
てか私のそのロウンモアも4ストでした。
逆回転って言っても、逆さに回り続ける訳じゃないですからね。ただボンとT.D.C.手前から反転するだけ。凄まじい威力だ。どのエンジンでも起き得る。(2ストだと永遠に逆回転で回り続ける説があるだけ)

どうして逆回転するのか？
もともとエンジンはスパークのタイミングがT.D.C.手前にあるのですよ。




あと、日本のパイロットの人からつっこみが入らない様、一応書いておきますが、
プロペラの表面（ひょうめん）に手を添えると書きたかったんだが、文字的に"おもてめん"と見えるため、英語で "FACE" or "BACK" から"裏面"と書いてます。"平らな面だ" を強調するために。




※ 冒頭:

引く、引き戻される、引く、大気圧、

となるので。

↑の後に
（引き戻される というかは、大気圧がピストンを後ろから押してるんだが）
という一文を付けるか付けないかかなり悩んだが、付けずに投稿しています。
書かなかった理由は回答内容文をシンプルにするためです。
要は、私の回答は、ポンピングロスは存在しないと申してるのではなく、上流のスロットルバルブの有無はエンブレの効きに影響は与えていない。この事は皆さんの用意した車で再現して皆さんで確認出来る事。と伝えているのですね。


また、
付け加えるならば、ディーゼルの排気ブレーキがあるからといって、それを上流に付けても同じだとか言い出すなという話ですね。空気のコンプレッションは空気バネの特性を見ても分かる通り強まるのですが、ディコンプレッションはそんな事は起きません。

No.21 回答者： fxq11011 回答日時： 2024/08/06 19:25

はるか昔の車、セルモーターなんてなかったころ。

前のバンパーの真ん中あたりから直角クランクの棒を差し込み、エンジンのクラック軸に神合わせて、エンジンを直接回していましたs、せれでエンジン始動。
でもタイヤ側を回して始動としても、クランク軸を直接回す力の何倍もの力が必要なんです。
吸気抵抗、圧縮に要する力といっても、アイドリングでの爆発の勢いでの回転で十分なんですね。

No.20 回答者： fxq11011 回答日時： 2024/08/06 15:32

結論だけを言えば、タイヤ側からエンジンを回す必要が生じるだけ。

それに必要な力は車が勢い（慣性）で走ることでタイヤが回されるがそれに対する抵抗がブレーキと同じ効果になります。
エンジンに限りませ自由回転可能なものでも、摩擦抵抗があります。
だから外部からそれを上回る力を加えてやる必要があります。
通常のエンジン（オットサイクル）と言われるものは、吸気、圧縮、爆発膨張、排気、という一回りの工程を繰り返しています。
この工程で、爆発膨張の工程のみが、出力になります、他の工程はすべて何らかの抵抗になりますが、中でも圧縮は、吸気して混合気を最大なら１０倍の圧力に圧縮します、もちろん吸気のため負圧発生させる必要も、これは単なる抵抗どころではありません、大きな仕事といってもよいです。
外から回す場合はこの仕事も可能な力が必要になります。
それを上回る力をタイヤ側から加える必要があります。その力が慣性走行の慣性エネルギーから消費されます、速度は落ちます。
それより大きな効果があるのは極端に言えばクレーンで使われている歯車等による回転数の減速による効果。
車なんかで昔は馬力、と言われた、出力＝トルク×回転数
トルクはエンジンの回転軸自体で何Ｋｇの重さを巻き上げることが可能かの
Ｋｇで表示されます、回転数は１分間当たり何回転するかの数値で表示されます。
車・バイクではエンジン回転数を歯車でかなり減速してタイヤを回しています
出力１０馬力＝トルク0.0１Ｋｇ×回転数1000→10＝0.01×1000
これを歯車で回転数を半分にすれば（もちろん出力は10）
10＝500×0.02となる必要があり、減速された歯車のトルクは倍になりますね、この減速比を極端に大きくしたのがクレーン。
テレビでもやっていました模型に使う乾電池１個で回るマブチモーター。
あれで冷蔵庫を吊り上げる実験（競争）を。
結論
エンジンが自分で回転するだけならトルクは10KgでOK。
後輪に伝える途中で回転数を1/100に減速すれば、タイヤ軸でのトルクは100倍の1000Kg（１ｔ）。
ではタイヤ側からエンジン回してみましょう、タイヤの軸に何Kgのトルクをかければエンジン回るでしょう？。
エンジンの回転抵抗に加えて混合気圧縮、負圧発生させて吸入の仕事もさせる必要があります、
最低でもエンジンの軸に10Kg のトルクを与える必要ありますね。
とすればタイヤの軸では１ｔのちからが必要になります
タイヤはブレーキで１ｔの力以下では回転できないのと同じ状態になっています。
エンジンだけななら排気量が大きくなるほど抵抗は大きくなります・
でも車に装着して車としてみるとき、大排気量ではエンジンのトルくが大きい分大きく減速する必要ありません、排気量が小さく非力なエンジンでは減速比を大きくしてタイヤ側でのトルクを稼ぐ必要があります。
この相違による影響が非常に大きい、さらに大排気量の車は必然的に大型で総重量も増えます、当然車はすぐのは止まれない、可能性も大きくなりますね。
結果
大排気量の車程エンジンブレーキの利きが悪い、積極的にシフトダウンして歯車による減速の効果（トルク変換）を利用する必要が生じます。
下の段ほど回転数減速による効果が大きい。
非力なエンジン搭載の車程アクセル閉じるだけで十分エンジンブレーキの効果が得られます’（トップでも相当大きく減速しているため）。
ちなみに、軽自動車の場合エンジン回転数3000回転あたりが経済的燃費？なんて話もありましたが、私の車2.4Lターボ車では、時速100Kmの時エンジンは1500回転そこそこです。

No.19 回答者： taunamlz 回答日時： 2024/08/05 09:55

No.13です。

＞ スロットルが閉じる→シリンダー内が負圧になってピストンの抵抗になってブレーキがかかる。

これは間違いです。

エンジンを注射器に置き換えて考えます。
注射器の先を塞いだ状態（スロットルが閉じる）で、注射器を押し引きすると、引っ張るときに力が必要ですが、手を離すだけで元の位置に戻ります。
これは、引っ張るときに減速、押すときに加速となりますので、差し引きはほとんどゼロとなります。

No.18 回答者： prop_and_jet 回答日時： 2024/08/04 19:04

No.9 です。

＞スロットルが閉じる→シリンダー内が負圧になってピストンの抵抗になってブレーキがかかる。


スロットルは閉じようが閉じまいが、なんの影響も及ばさない事は、すでに判明している事です。そしてここに今更の議論の余地もありません。





先ず、
この御質問は、実は "良い質問" なのです。

そしてこれの答えは、
エンジンの実際の開発のエンジニアで、現在は大学で研究をされてる様な、この分野の専門の教授レベル以上の者に、実際に実験をしてそれを公表をしてもらい、それを受けて各方面（各国のマニュファクチャラー部門）での論議を促すべき話になります。

業界の専門家は時として常識の固定観念を問う暇も無く過ごしてる事があるのですね。
例えば航空機の世界でも、ウイングの上はクリーンにしておかなければならずという長年の固定観念があり、例えばホンダが風洞実験ダータ取得のためにボーイングに持ち込んだ "主翼の上にエンジンパイロンがそそり立った模型" を、くっそ笑ったのですボーイングの皆で。
それを実験してみたところ、あれ〜？？
皆が驚いたという話は、有名。


前置きはこのくらいで、

例えば、往復運動をする重りを、コネクティングロッドと、クランク状の物でつないで、それをまるでエンジンの様に直列に4つ繋いで1,4番重りと2,3番重りが同じ様に往復する実験模型を作ったとします。シリンダーではなく、ベアリングレールで重りは保定され、その他各ベアリング部も全て摩擦は無き状態とし、当然シリンダーヘッドも無く、風圧の影響も受けぬ様、真空状態の中で、単体で6000r.p.m.に回したところで、ジャイロのコマの様に永遠と回る物では無いのだと思います。
この往復運動は、Newton's cradle の様な "プラスマイナスゼロ" という物ではないのだと思います。

この、回転往復変換機構の損失分と、シリンダー壁面のいわゆる流体クラッチ損失分と、当然シリンダーヘッドを取り付けた状態での大気による損失分と、あとはいわゆるOHCの駆動損失分ですよね、これらを実際は「 ？:？:？:？ 」なのかを、詳しく見定める必要性があるのです。
本物のエンジンを組んで、スロットルも付けて、無負荷6000r.p.m.パーシャルスロットル開度程度に開けておき、その6000r.p.m.時点での、「 ？:？:？:？ 」なのか をですね。
もちろん、そこから、スロットル全閉時と、スロットル全開時のダータもあれば、何かと発見のしるべ（導•標）となるでしょうね。


ぜひ どなたか




※
スロットルバルブが全く影響してないのは、
（https://oshiete.goo.ne.jp/qa/12925503.html）
（https://oshiete.goo.ne.jp/qa/13510033.html）
こちらから明らかな事です。





あと、
(蛇足ですが)
エンジンは手で回せないと思ってる人が居ますが、例えば(いわゆる)セスナ機の様な 4気筒 単発 固定ピッチプロペラ の軽飛行機は4Lエンジンのクランクシャフトにプロペラが直接取り付けられてありますが、手で簡単に回せますよ。しかも、指は掛けずに、手のひらの表面を、プロペラの裏側（真正面から見て見えている面がプロペラの"裏面"）に付けて、その摩擦面だけで、振り下げて。
（なぜなら、万一エンジンが逆回転した場合に指が飛ばぬ様に）

それと（そもそも）、ロウンモアやチェーンソーのひもの事を持ち出す人も居ますが、そもそも始動前は大気圧ですからね。関係無いでしょう。
仮にあったとしてもそれはトータルで見てプラスマイナスゼロ。というものになる話です既に回転してるエンジンの話ですから。
(ブローバイの差分を除き。)



圧縮には行き詰まりの限度がある訳だが、ディコンプレッションには水銀を29.92インチ持ち上げるところからの力は出せませんスカスカです。
これが、上流のスロットルバルブは何の影響も及ばさないのに対し、"排気ブレーキは効く" 原理です。
これは、学問的に証明されている事です。

No.17 回答者： 古希杉田 回答日時： 2024/08/02 20:02

エンジンブレーキは・5速より4速・4速より3速と言う風に

ギヤが遅く成る程効きます・オートマでもⅮより3とか2が
でも余り遅いレンジに入れるとエンジンが高速回転に成り
エンジンに良い影響は与えません・何故エンジンブレーキが
効くと言うのは・アクセルを離しアイドリングの回転数に成る
其処にギアを遅いレンジに入れるとエンジンがアイドリングの
回転数より大きく成ります・アイドリング状態とは最低の燃料
最低の回転数です・其れを2000回転とか3000回転に回す事で
回りたく無いのに回されると言う事に成ります抵抗が掛かります
昔みたいにクランクシャフトでエンジンを回すものが有ったら
クランクシャフトでエンジンを回して見ると重さが分かります
その重さがエンジンブレーキに成るのです・小さい排気量より
大きい排気量の方が・大きな抵抗が有るので効きが良いですが
ディーゼルエンジンは重量も有るので排気量が大きくても？です
でも排気ブレーキが有ると二重に抵抗が掛かり結構効きます。

No.16 回答者： northshore2 回答日時： 2024/08/01 21:53

解体屋にでも行って、一度バラされたエンジンを手で回してみましょう。

どれだけ大変な力を加えないと、エンジンが動かないか理解できます。「
ピストンもクランクシャフトも鉄で出来ていて重いのですよ！

No.15 回答者： 風邪の股三郎 回答日時： 2024/08/01 19:58

エンジンの抵抗

以上

No.14 回答者： kamiyamasora 回答日時： 2024/08/01 16:57

アクセルを離すと踏む力が無くなって、やがて停まる。

つまりブレーキがかかるのね。

No.13 回答者： taunamlz 回答日時： 2024/08/01 10:11

４サイクルエンジンは、

吸気→圧縮→爆発→排気
という工程で動いています。

エンジンブレーキをかけると、燃料が供給されなくなるので
吸気→圧縮→膨張→排気
という工程に変化します。

通常時はガソリンが爆発するエネルギーを使ってエンジンを回していますが、エンジンブレーキ使用時はタイヤが回る力でエンジンを回しています。
エンジンを回すときには、部品同士の摩擦などがあるため、それなりの力が必要で、その力がブレーキになります。

排気量が大きいエンジンというのは、エンジンの大きさが大きいということで、それぞれの部品の大きさも大きいということです。
部品が大きくなれば接触面積が増え、部品同士の摩擦力も大きくなりますので、エンジンブレーキが強くなります。