排気ガスの流れについて

毎度お世話になっています。無数の疑問を抱える者です。
二つお願いします。

１．４ストエンジンで、排気段階が終わる前に吸気バルブを開き、混合気の充填をよくするということ（オーバーラップ）があるのを知ったのですが、疑問。排気段階でピストンが上がってる時に吸気バルブを開いたら混合気を取り込みやすくするどころか、逆に押し戻す？形になってしまうのでは？ということです。

２．２ストエンジンのチャンバーについて、衝撃波を利用して燃焼室から出てしまった混合気を押し戻すということについてですが、なぜ排気ガスはそのままの方向に流れるのに混合気は逆方向に戻れるか？ということです。（というか、衝撃波ってナニ？って感じです。。。）

よろしくお願いします。

No.3 ベストアンサー 回答者： Lupinus2 回答日時： 2008/10/23 07:07

１、空気にも重さがあり、慣性の法則が働きます。

吸気もある程度の速さ、勢いがあると、排気行程末期の排気ガスを押し出すくらいの力はあります。
オーバーラップ時の排気行程末期では、排気の圧力も下がっていますので。
もちろん、これは吸気に勢いのある高回転時の話で、流速の遅い低回転時にはオーバーラップが大きいカムシャフトでは吸気が排気に阻害されてしまい、出力が低下します。
４サイクルエンジン、というかレシプロエンジンが高回転での出力と低回転のトルクを両立できないのは、そのためです。
それを両立させるために、可変バルブタイミングなどの機構が生み出されました。

２
排気ガスは一方向に流れているわけではありません。
排気バルブ（２サイクルの場合はポート）が開いているときにはエンジンからマフラー出口に向かって流れますが、
排気ポートが閉じれば排気ガスの流出も止ります。
そうすると、ポートが閉じても排気ガスは慣性の法則によりマフラー出口に向かって流れていこうとしているので、排気ポート直後の圧力が負圧、マイナスの圧になります。
そうなると、出口に向かって流れていた排気ガスがエンジンに向かって逆流します。
この動き、圧力変化を排気脈動といいます。
この逆流する流れがちょうど排気ポートが閉じる前、混合気がはみ出ようとしている時とぶつかれば性能アップになりますが、タイミングが違えば排気ガスの流れを阻害することにもなります。
このタイミングはエンジン回転数によって変わるので、２サイクルが一定回転でのみ高い出力が出る、いわゆるピーキーな特性になりがちなのはこのためです。
また、この法則は程度の差こそあれ４サイクルにも働きます。
マフラーの長さ、太さ、多気筒であれば集合方法が性能に影響するのはこのためです。

この回答への補足

２．なのですが、
排気脈動についてはよく理解できました。
しかし、私の知りたいのはチャンバーの膨張部の末端の、径が狭まっている部分に衝撃が当たり、跳ね返ることによって混合気を押し戻すというメカニズムについてです。
それは、排気脈動とは別モノだと思うのですが、もしかすると同じことなのでしょうか？

補足日時：2008/10/23 12:46

この回答へのお礼

１についてはよく納得しました。ありがとうございます。

お礼日時：2008/10/23 12:46

No.4 回答者： Lupinus2 回答日時： 2008/10/23 19:51

＞排気ガスはそのままの方向に流れる

という一文があったので、一方方向に流れているわけではないという説明として排気脈動の説明をしました。
それを効果的に生かすように設計されたものがチャンバーです。
「衝撃波」という言葉は定義があいまい（音速を超えるか否か？）なので私は使いませんが、チャンバー内には反射波はあります。
エンジンから見て、広がっているテーパー部をダイバジェントコーン、
狭まっているテーパー部をコンバジェントコーンと呼びます。
ダイバジェントコーンが排気を引き出し、
コンバジェントコーンで跳ね返る排気ガスの流れで吹き抜けガスを押し戻します。

この回答へのお礼

結構勘違いしていましたがやっとわかりました。ありがとうございます。

お礼日時：2008/10/23 23:22

No.2 回答者： koketa58 回答日時： 2008/10/23 06:49

ANo1です。

専門的な技術的解説はこちらにメールして聞いてください。
日本内燃機関連合会
http://www.jicef.org/index.html
日本陸用内燃機関協会
http://www.lema.or.jp/

こちらの方がエンジン内部の燃焼効率や給排気工程、チャンバー効果に関する専門的な解説は得意です。

この回答へのお礼

このような団体があるとは思ってもいませんでした。
とりあえず今は納得することができたので、また別の奥深い疑問が沸いたときにでも利用してみようかと思います。
ありがとうございました。

お礼日時：2008/10/23 11:55

No.1 回答者： koketa58 回答日時： 2008/10/23 00:33

バルブオーバーラップ

Wikiより
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%90%E3%83%AB% …

チャンバー
Wikiより
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%81%E3%83%A3% …

この回答への補足

はい、見ましたが、、
１．「排気ガスが持つ運動エネルギー」というのを詳しく知りたいのです。
２．これもウィキには私の疑問の答えは載っていないかと。。。

補足日時：2008/10/23 03:32