| 教授 | 中野正光 |  |
熱機関工学 |
Heat Engine Engineering |
開講部 | 工学部 |
開講学科 | 機械工学第二学科 |
開講学年 | 3年次 |
開講時期 | 後期 |
単位数 | 2 |
単位区分 | 選択必修 |
系列区分 | 専門 |
講義区分 | 講義 |
| 教授 | 中野正光 | |
| 1. | 熱機関に関連を持つ熱力学の一般関係式、特に、完全ガスの状態変化に関する数式の把握、また、その状態変化に際し、熱力学の一般関係式を利用できるようになること。 |
| 2. | 各種の熱機関が熱エネルギーをどのように状態変化させながら機械仕事に変換していくのかを、Ｐ−Ｖ線図、Ｔ−Ｓ線図上の状態変化で理解すること。 |
| 3. | 熱機関の中で最もポピュラーな４サイクルガソリン機関の性能を左右する因子について性能との係わりを理解する。２サイクル機関についてはガス交換過程の仕組みと掃気特性を左右する効率との関連を理解すること。 |
| 4. | 内燃機関に試用する燃料について燃焼とオクタン価、セタン価の関連を理解する。 また、オクタン価、セタン価とノッキング現象との関わりについて把握すること。 |
| 1. | 第１章 概要（熱機関の歴史） エンジンを含めた熱機関の歴史と周辺 熱機関の歴史を紐解くと、先達の研究者達の思いや努力を垣間見る事ができる |
| 2. | 第２章 熱機関の熱力学 熱力学の一般関係式（１） 熱機関におけるサイクル腺図の作成、熱効率の算出、平均有効圧等を算出するに 当たり、熱力学の一般関係式は不可欠である。ここでは、 (1) エネルギと出力の単位関係 (2) ガスの比熱の取り扱いと関連の数式 (3) 内部エネルギ・エンタルピーの取り扱いと関連の数式 (4) 熱力学の第１法則の式とその利用方法 |
| 3. | 熱力学の一般関係式（２） 熱エネルギが仕事エネルギに変換される際の仲立をする作動流体は種々の状態変 化を経ながらエネルギ変換を行う。状態変化とガスがする仕事の関係を扱う。 (1) 状態方程式で関係付けられる、等圧変化・等容変化・等温変化の関係 (2) 熱機関で多く用いられる断熱現象の概念と断熱変化の式の導出 (3) 実際の熱移動現象を表し、全ての状態変化を表すポリとロープ変化の概念と 各種状態変化の関係 |
| 4. | 第３章 各種熱機関とそのサイクル 各種熱機関のサイクル線図（ＰーＶ線図、ＴーＳ線図）の作成と理論熱効率の算 出式の導出、すなわち、各種熱機関のサイクルがそれぞれどのようは状態変化を しながら仕事エネルギーを生み出すかをP-V腺図、T-S 腺図で検討する。 (1) オットーサイクルのP-V線図と熱効率 (2) デイーゼルサイクルのP-V線図と熱効率 (3) サバテサイクルのP-V線図と熱効率 (4) スターリングエンジンのサイクル線図 |
| 5. | (5) ガスタービンのサイクルの構造とサイクル線図と理論熱効率 ・ブレイトンサイクル ・再生ブレイトンサイクル (6) 蒸気原動機のサイクル ・蒸気のカルノーサイクル ・ランキンサイクル レポート：１ |
| 6. | 第４章 ４サイクルガソリン機関の性能 ４サイクルガソリン機関は最もポピュラーで馴染みやすく、また、理解もし易い と思われるので、関連する項目とその計測を含めて詳細に検討する １．平均有効圧 出力性能の代表的標記として平均有効圧があり、平均有効圧を用いて出力性能に 関するファクターを吟味する。 ２．出力性能を向上させるする過給機の効果 出力性能の向上をめざす過給機関の特性の取り扱い 過給機は小さい排気量の機関で大きな出力をえることができるが、過給機の種 類や性能、それによる機関の性能の関連について検討する ３．出力性能を左右するその他のファクター (1) ブースト圧 (2) 吸入管温度 (3) 背圧 (4) 圧縮比 (5) 空燃比・空気過剰率・等量比 (6) 充てん効率・体積効率 |
| 7. | 第５章 ２サイクル機関 ２サイクル機関の特徴である長所・短所について言及し、４サイクル機関と比較 検討する (1) ２サイクル機関のガス交換過程 (2) ２サイクル機関の出力と掃気特性 |
| 8. | 第６章 内燃機関の計測 内燃機関の計測項目には、コマーシャルベースのトルク、出力、燃料消費率など の他に、空気消費量、燃料消費量、エンジン各部の温度、冷却水温度などがあ り、さらに研究ベースとして、トルク変動、摩擦損失、機械効率、シリンダ内燃 焼圧力、排気ガスなど、多岐にわたる。 ここでは計測項目とそれを計測するセンサ・機器等について学ぶ。 レポート：２ |
| 9. | 第７章 熱機関の燃料および燃焼（１） 特に、オットーサイクル、デイーゼルサイクル、高速デイーゼルサイクルに使用 される燃料について言及。また、燃料の燃焼に関連する項目について言及 (1) 内燃機関とその燃料 (2) オクタン価、セタン価 |
| 10. | 熱機関の燃料および燃焼（２） (3) ガソリン機関の燃料 (4) ガソリン機関の燃焼 |
| 11. | 熱機関の燃料および燃焼（３） (5) ノッキング現象その発生メカニズム (6) ノッキング防止法 (レポート：３) |
| 12. | 第８章 吸排気流れ (1) 吸入効率に及ぼす動的効果 (2) 排気流れ |
| 13. | 第８章 内燃機関の構造 (1) 冷却方式、 (2) 水冷シリンダ壁の熱伝達 (3) 空冷エンジンにおけるフィンの伝熱 (4) その他の部品 |
| 14. | 第９章 内燃機関の運動学 (1) ピストンの運動、速度、加速度 (2) ピスト運動の級数展開 (3) その他 |
| 15. | 期末試験 |
| 17. | (7) 図示平均有効圧 (8) 摩擦平均圧力 (9) 補機駆動出力 (10) ポンピング出力 |
| 1. | (A)学科の教育理念に基づき，設計・実験および卒業研究を中核として，人間環境および感性をも含めた総合的な視点で問題を捉えて機械を創成できる基礎的な知識と応用能力を身につける （1） 与えられた課題に対し，自ら考え，調査・検討し目的を達成する能力 |
| 2. | (B)技術・工学が地球環境に与える負荷を十分認識できる基礎的知識と応用能力を習得する |
| 3. | (C)技術・工学が地球環境と生態系との共生・共存を無視して独走することがないように，「技術・工学が社会に果たす役割」を強く自覚するための基礎知識と総合能力を習得する |
| 4. | (D)技術・工学の根幹をなす「物質」，「エネルギー」および「情報」を基盤とした機械工学の基礎的な知識と応用能力を習得する （1） 力学，材料力学，熱力学，流れの力学の基礎 （2） 多く (17科目以上) の専門科目の習得 |
| ・ | 授業日に対応する |