キャブレターの空気量及び空気速度について

キャブレターには、ベンチュリーと呼ばれる空気通路を細く絞った部分が設けらており、空気の速度を増加させることで、ここで負圧が発生し、この部分に設けられているノズルから燃料を吸い出させつつ微流化し空気と混合させている。
と物の本に書いてありましたが、この空気の速度は、およびその増加はどのようにして起こるのでしょうか？
エンジンをかけるとき殊更、外部から空気を送っているわけではないような気がしますし、またエンジン活動中にも外部から空気を送っていないようですが…(空気を吸い込んでいるのは分かります)。

質問者からの補足コメント

• ピストンの吸入行程時に生まれる「負圧」によって空気の流れを生じさせている・・・理解できました。しからば、エンジンの回転数を上げる(ピストンの吸入行程回数を増やす？)にはどのようにするのでしょうか？
  すなわち、エンジン回転数を減らしている時、エンジン回転数を上げるにはどうするのでしょうか？
  (車で減速した後、加速に向かう時のことです・・・　　)

  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/09/27 18:16

No.9 ベストアンサー 回答者： loftybridge 回答日時： 2015/09/28 02:20

もっとカンタンに。

>この空気の速度は、およびその増加はどのようにして起こるのでしょうか？

　エンジン内部でピストンが下がると、注射器を吸い込む方向に動かす（中のピストンをシリンダから引っ張り出す)のと同じ動きになります。つまりピストンが下がる事によって、空気を吸い込んでいるだけです。
　空気の量というのは、単位時間当たりの空気量のことです（単位時間当たり＝毎秒とか毎分とか、その間に何ccの空気を吸い込むか？っということです。)
　単位時間当たりの空気の量を増やすには、単にエンジンの回転数が上がればよいだけです。

>エンジンをかけるとき殊更、外部から空気を送っているわけではないような気がしますし、またエンジン活動中にも外部から空気を送っていないようですが…

　外部から空気を送り込む必要は全くありません。エンジン内部でピストンが下がる分だけ空気を吸い込んでいます。
　エンジンを始動する時は、セルモーターでエンジンを『カラ回し』しています。するとピストンが下がって空気を吸い込む、っということです。

>しからば、エンジンの回転数を上げる(ピストンの吸入行程回数を増やす？)にはどのようにするのでしょうか？

　燃焼室での爆発力を増やせば、ピストンは激しく下降し、すると戻り（ピストンの上昇）も早くなり、結果、エンジンの回転数が上がります。
　エンジン回転数を上げる＝ピストンの（単位時間当たりの）吸入行程回数を増やす、で正解です。
　で、回転数を上げるには、ピストンの下降に合わせて吸えるだけ混合器（ガソリンと大気の混合ガス)を吸わせればよいだけです。
　吸気管内にはシャッター（普通は円盤型のバタフライバルブというモノ)があり、これがアクセルペダルとつながっていて、
①アクセル全開の時はシャッター全開になり、ピストンが吸えるだけの空気が通ります。
②アクセル半開やアイドリングの時は、アクセルペダルの位置に合わせてシャッターが『少しだけスキマを残して』閉まっています。残ったスキマから吸える分しか混合気が入らないので、エンジンの内部抵抗（走行中のタイヤの転がり抵抗、空気抵抗などや、アイドリング中なら機械がガチャガチャ動く時の抵抗）と少ない混合気の弱い爆発力がつり合い、適当なところで回転数の上昇が止まります。

>すなわち、エンジン回転数を減らしている時、エンジン回転数を上げるにはどうするのでしょうか？

　上述した様に、吸気管内のシャッターを開けて、沢山の空気が入る様にすることです。
　キャブやインジェクションは、空気の流量に対して必要なガソリンを混ぜる様になっているので、空気量が増える＝混合気が増える＝爆発力が増える＝エンジン回転数が上がる、っとなります。

　で、最初の質問です。

>この空気の速度は、およびその増加はどのようにして起こるのでしょうか？

　今までの回答で、
①吸気管内のシャッターを開けると空気の流量が増える
②空気の流量が増えると、爆発のモトである混合気も増え、爆発力が増すので結果的にエンジン回転数が上がる
････っということを述べましたが、ここで最初の回答を振り返ってみてください。
　空気の流量が増えるということは、『単位時間当たりの空気流量が増える』ということだと述べました。とすると、例えば同じ1分間での空気流量を考えた場合、流速が倍にならないと流量も倍にはなりませんよね？
　それが『空気の速度の増加』ということです。これはエンジン回転数の上昇によってもたらされるものであり、エンジン回転数上昇は、吸気管内のシャッターを開いて吸気路の障害物を減らし、ピストンの下降で吸えるだけ混合器をエンジンに吸わせることによって起こります。

この回答へのお礼

詳しくご説明いただき、ありがとうございました。
やっとエンジンの回転数の増加の仕組みなどが、他の人の説明およびloftybridgeさんの説明で分かって来ました。

お礼日時：2015/09/28 14:14

No.8 回答者： kokeyan 回答日時： 2015/09/27 21:28

No.1の回答者です。

説明が足りなかったですね。ベンチュリー管の前にバタフライバルブ（空気量の調節用。アクセルと連動。）があり、これを開けたり閉めたりすることで空気の吸い込む量を調節します。これによりガソリンと空気の混合率が変わり、エンジン回転数も変わる（吸入する空気が増えればその空気の量に見合ったガソリンが吸入できる（ガソリンと空気の混合比はおおよそ決まってます））という具合です。

No.7 回答者： fxq11011 回答日時： 2015/09/27 19:08

ピストンが下がりました。

シリンダー内は真空（負圧）。
外部と細いパイプでつながっています。
パイプの中は勢いよく空気がシリンダーに向かって流れます。
パイプの外側はほとんど空気が動きません。
パイプの外側は無限に太いパイプと同じ、風のように流れるまでもなく、全３６０°からシリンダー１杯分くらいすぐ集まります。
速度は外部とシリンダー内の圧力差が大きいほど、パイプの太さが細いほど速くなります。
ただし、あまり細いと、抵抗の影響が大きくなり、限度はあります。
エンジン回転数を上げる。
たくさんの燃料を燃やす、爆発の力が大きくなる、当たり前ですね。
アイドリングの時は吸い込む空気も少しなら、燃料も少しです、言い換えれば５００ｃｃのエンジンでも、アイドリングでは混合気は、たとえば大気圧の中では５０ｃｃ分だけしか燃焼していません。
アクセル開ける＝ベンチュリーが開くと、これが１００ｃｃ、なり２００ｃｃ、なりに増えて爆発の力が大きくなります、当然ピストンもより勢いよく押し下げられ回転が上がります。
＞、空気の速度を増加させることで、ここで負圧が発生し
野球のピッチャーがカーブを投げることができるのは、これと同じ理屈なんですけど、まったく気づいていませんね、本当はこれを「なぜ」と気づいてほしかったような気も・・・・。

この回答へのお礼

詳しく教えていただきありがとうございました。

お礼日時：2015/09/28 14:08

No.6 回答者： torayoshi 回答日時： 2015/09/27 18:50

torayoshiです。

エンジン回転数を上げるには、単に空気流入量を増やせば良いんです。
（酸素量を増やせばそれに比例して火は良く燃える原理）
空気流入量を制御してるのはキャブレター内のスロットルバルブで、
これはアクセルペダル（車の場合）と連動しいる。
アクセルを踏み込む＝スロットルバルブが開く＝空気流入量が増える＝エンジン回転数が上がる＝加速する。
エンジン回転数が上がる（ピストンの上下運動速度も速くなる）＝空気流入量が増えるに従い空気速度も上がる＝ノズルから吸い出される燃料も多くなる＝燃費が悪くなる。
減速はその逆。

No.5 回答者： rgm79quel 回答日時： 2015/09/27 18:07

質問者さんが小学校低学年以下の可能性もあるので、補足説明いたします。

＞外部から空気を送っているわけではないような気がしますし、またエンジン活動中にも外部から空気を送っていないようですが

大気圧という物がありまして、これはもう、とてつもない強大な力が働いているのですが
この大気圧によって空気が押し込まれています。

この大気圧はとてつもなく大きな力ですが、下敷きと吸盤があればそれを体感できます。
下敷きに吸盤を付け、机の上に置いてみて下さい。
それを上に引っ張り上げて下さい。
大気圧が下敷きを押しつけているので、下敷きは決して下敷きだけで持ち上がりません。
例えその机が何トンとあるような超重量級の机でも、机ごと持ち上がってしまいます。
ちなみにその机を持ち上げてしまう力には、大気圧も含まれています。

この回答へのお礼

いろいろ教えていただきありがとうございました。

お礼日時：2015/09/28 14:06

No.4 回答者： rgm79quel 回答日時： 2015/09/27 16:43

＞この空気の速度

一部のバイクでは、音速を超えます。
といってもそこそこ昔のバイクですが。

＞増加はどのようにして起こる

エンジン回転数が上がれば増大します。それだけです。

＞エンジンをかけるとき殊更、外部から空気を送っているわけではないような気がします

セルモーター又はキックペダルによりクランクを回しています。

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2015/09/28 14:05

No.3 回答者： k-841 回答日時： 2015/09/27 15:22

ご質問の趣旨は、何でベンチュリで空気のスピードが上がるのか、ということですよね？

単純に、同じ量（単位時間に流れる体積）の空気が流れる時に、太い管ではゆっくり流れ、細い管では速く流れるからです。水が出ている水道の蛇口を半分ふさぐと勢いが増すでしょう（しかし出る水の量は変わらないですね）、それと全く同じ原理です。決して空気の量が増えているわけではありません。

この回答へのお礼

いろいろありがとうございました。

お礼日時：2015/09/28 14:04

No.2 回答者： torayoshi 回答日時： 2015/09/27 13:25

空気を吸い込んでいるのは分かる。

のなら分かると思いますが、
ピストンの吸入行程時に生まれる「負圧」によって空気の流れを生じさせている。
また、それをより積極的に効率よく効果的に行うため過給機を装備することもある。
この場合は「正圧」となる。

この回答へのお礼

大変ありがとうございました

お礼日時：2015/09/28 14:04

No.1 回答者： kokeyan 回答日時： 2015/09/27 12:30

ベンチュリー管という部分は、その部分だけ細くなっていて、そこを空気が通るときに空気の流れが速くなり負圧が生じ、そこにニードルと呼ばれる針のような物が出ていて、そこからガソリンが吸い出されると言う物です。

そこで空気とガソリンを混ぜると言うことをしていました。
現在の自動車では、存在しない物です。

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2015/09/27 18:00