Energy Needs Heat

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近所の大学図書館で、航空用の原動機と発動機のことが書かれた書籍を読んできました。

そこに書かれていた動力の式についての話なのですが、書籍の方では

機関容積*回転数*正味平均有効圧力

という式になっていて、「回転数や正味平均有効圧力はどうやって決まるのだろう？」と考えていました。

ここに自論ではありますが、その二つの決まり方を書いていこうと思います。

混合比
=
空気のプロファイル+((燃料のプロファイル)/空燃比)
+
循環比(吸気と排気の比率)+圧縮比+膨張比

空気のプロファイル
=
シリンダ容積*大気密度*大気圧*風速*大気粘度*大気熱伝導率/大気比熱/大気蒸気圧/大気湿度/100^2

(81.4^2*72.0*3.14)/4000=374.499

374.499*1.300*1020*2.0*1.822*0.0257/1.006/2.332/0.5=39646.891/100^2=3.964=3.96

燃料のプロファイル
=
374.499*0.700*0.700*0.160*12.0*6.00/2.200/7.20/5.00=26.691

26.691/15.0=1.779>1.77

3.96+1.77=5.73>【5.7】

循環比(吸気と排気の比率)
=
吸気最大揚程*角度比
/
排気最大揚程*角度比
/
100

5.73*7.20*(((7.20*(120/180)/7.20)/((7.20*(40/180)/7.20))/(((7.20*(40/180)/7.20))/((7.20*(120/180)/7.20))
=371.304/100=3.71304>3.71>【3.7】

圧縮比
=
/角度*(点火栓容量*密度*熱量*熱伝導率/比熱/電気抵抗率)/10

5.73/((7.20*(30/180)/7.20))*(0.030*22.000*12.000*0.147/0.130/4.700
=
65.509/10=6.5509>6.55>【6.5】

膨張比
=
*全体行程*(吸気弁揚程/排気弁揚程)

5.73*7.20*(1.8/1.8)=27.079>【27.0】

(混合比+循環比+圧縮比+膨張比)/4
=√=*シリンダ個数=トルク

(5.7+3.7+6.5+27.0)/4=10.725>10.7

√10.7=3.27>3.2

3.2*5=【16.0】

1.星型5気筒OHV(全体容積1872cc)の場合

トルク*曲軸外径/慣性抵抗/撹拌抵抗/プッシュロッド比重/シリンダ全体行程*60*吸気弁バネ定数*排気弁バ　ネ定数*10=回転数

慣性抵抗
=
((シリンダ内径/2)^2)*3.14*シリンダ行程*シリンダ比重

((8.14/2)^2)*3.14/7.20*3.00=552.087>552.0

16.0*(30.0*6.28)/552.0/3.00/3.00/7.20*60*6.00*7.50
=227.536*10=2275.36>【2270rpm】

2.直列5気筒OHC(全体容積1872cc)の場合

トルク*曲軸外径/慣性抵抗/撹拌抵抗/シリンダ全体行程*60*吸気弁バネ定数*排気弁バネ定数*クランクプーリ比=回転数

慣性抵抗
=
((シリンダ内径*個数)+(ボアピッチ*個数))*シリンダ比重

((8.14*5)+(10.0*6))*3.00=302.1>302.0

16.0*(30.0*6.28)/302.0/3.00/7.20*60*6.00*7.50*2.16
=2694.993>【2690rpm】