ノッキングとは？燃焼室の端部で未燃ガスが自着火する異常燃焼【バイク用語辞典：燃料供給編】

■ノッキングの抑制はガソリンエンジンの長年のテーマ

バイク用エンジンでは、熱効率を上げるために圧縮比を極力高くすることが理想ですが、ノッキングの発生によって制約されます。ノッキングは、使用ガソリンのオクタン価や圧縮比、吸入空気温度などに大きく影響されます。

ガソリンのノッキングについて、解説していきます。

ガソリンエンジンでは、シリンダーの中のガソリン混合気をピストンで圧縮し、混合気を点火プラグの火花で着火、燃焼させます。その爆発力(燃焼エネルギー)でピストンを押し下げ、クランク(エンジン)を回転させます。

シリンダー内の燃焼とは、火花点火で発生した小さな火炎が広がる(火炎伝播)ことによって、燃焼室全体の混合気を燃やし尽くすことです。

ノッキングとは、火花点火で発生した火炎が到達する前に、燃焼室端部の未燃ガスが自着火する現象です。自着火が起こるのは、広がる火炎によって端部の未燃混合気が急激に断熱圧縮され、自着火温度に達するためです。

ノッキングが発生すると、急激な燃焼によって燃焼室内に高周波の圧力振動が起こり、カリカリといった特有のノッキング音が発生します。高速運転で激しいノッキングが発生すると、最悪の場合は熱によって燃焼室の一部やピストンが溶損する場合があります。

燃焼室端部の混合気温度が上がりやすい、以下の条件で、ノッキングは発生しやすくなります。

・高圧縮比エンジンや過給エンジン

・エンジンや冷却水温度、あるいは吸気温度が高い場合

・点火時期が進角し過ぎている、混合気が薄い(燃料が少ない)場合

・燃料のオクタン価が低い場合

ノッキングの発生を抑えるには、混合気の圧縮温度を下げる、例えば吸気温度を下げる、燃料温度を下げる、点火時期を遅らす、混合気を濃い目の設定にする、オクタン価の高いガソリンを使用することが有効です。

最近の市販バイクは、様々なセンシング情報をもとに電子制御され、ECU(エンジンコントロールユニット)が点火時期や燃料噴射量を最適制御します。したがって、通常はノッキングが発生することは少なく、エンジンが破損するようなことはありません。

クルマでは、エンジンブロックにノックセンサーを装着して、ブロック振動からノッキングを検出するノック制御が一般的に採用されています。バイクでも同様のノック制御の採用例が増えており、これによってさらにノッキングの制御精度が上がります。

バイクでもクルマでも、高性能エンジンはトルクや出力を得るためにハイオクガソリン仕様にして圧縮比を高く設定しています。ハイオクはレギュラーより10円/L程度高いですが、バイクは自動車に対して燃費が良いので、価格差はそれほど気にならないかもしれません。

（Mr.ソラン）

某自動車メーカーで30年以上、自動車の研究開発に携わってきた経験を持ち、古い技術から最新の技術までをやさしく解説することをモットーに執筆中。もともとはエンジン屋で、失敗や挫折を繰り返しながら、さまざまなエンジンの開発にチャレンジしてきました。

EVや燃料電池の開発が加速する一方で、内燃機関の熱効率はどこまで上げられるのか、まだまだ頑張れるはず、と考えて日々精進しています。夢は、好きな車で、大好きなワンコと一緒に、日本中の世界遺産を見て回ることです。

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