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Cutoff (steam engine) - Wikipedia

蒸気エンジンでは遮断 (cutoff) とはピストン・ストロークの時点で、注入バルブ (inlet valve) が閉鎖されるポイントのことである。 蒸気機関車では遮断 (cutoff) は逆転装置 (reversing gear) で制御される。

注入バルブの閉鎖とボイラーからシリンダーへの蒸気の進入が停止することは、 蒸気エンジンの制御に重大な役割を演じる。 一旦バルブが閉鎖されると、シリンダーに閉じ込められた蒸気は断熱的に膨張する。 蒸気は膨張すると圧力が下がる。 遅く遮断すると、完全に蒸気の圧力が伝えられて、開始時の最大の力でピストンが 全ストロークを動く。 しかし、ストロークの最後に、シリンダーの中に利用できていない圧力がなおあるので、 これはエンジンの効率を犠牲にして達成される。 この状態では、蒸気にまだ随分と圧力が残っており、 排出される時に蒸気エンジン固有の "シュッ・シュッ" ("chuff chuff") の音になる。 早い遮断は熱力学の効率は高いが、平均有効圧力が低くなり、 高速でエンジンを走らせるのに使用される。

遮断は 4 つあるバルブ・イベントの 1 つである。 早期遮断はパワー・ストロークの残りで、蒸気を膨張させてエンジンの効率を上げるために使用され、 これは膨張操作 (expansive working) と呼ばれる。 遅延遮断は効率を犠牲にして、軸に最大のトルクを提供するために使用され、 エンジンに負荷をかけて開始する時に使用される。

蒸気機関車の圧力の図式的なインジケーター図式。 シリンダー内の圧力は、ピストンが内腔を押し下げると遮断の後で減少する。

遮断は慣習的にピストンのパワー・ストロークのパーセントで表示される； もしも、ピストンが遮断ポイントでストロークの 1/4 であれば、 遮断は 25% であると言われる。

小さな固定蒸気エンジンは固定された遮断ポイントがあり、 一方大きなエンジンでは、速度と馬力は一般に遮断を変えることにより制御され、 しばしば、 膨張バルブやトリップ・ギア (trip gear) を使用してガバナー (governor、調速機) の制御下にある。 輸送用の蒸気エンジンでは広い範囲で遮断の変更を可能にすることが望ましい。 蒸気機関車では、開始、低速、そして負荷が大きい時に、 シリンダーはピストン・ストロークの大半で (蒸気の供給圧力をスロットルで制御して)、 適当な蒸気供給を必要とする。 低い圧力は 「空回り」 (wheel spin) を避けるために使用され、 これは列車を動かし始める時に頻繁に起きる。 列車が適度な速度を達成してからは、遮断を縮小して、高いボイラー圧をシリンダーに受け入れ、 これによりエンジンがもっとも効率的になる。 例えば、2 シリンダーの機関車では、 最大の、あるいは「完全装置」遮断 ('full gear' cutoff) は典型的にはおよそ 85% である。 高速では遮断 (cutoff) は随分と縮小される。 ボートと船で使用される蒸気エンジンも典型的には、可変遮断を使用し、 一方、幾つかは固定遮断で操業し、速度は調節器 (regulator) を通じて制御される。

可変遮断の提供がバルブ装置の重要な機能である。