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エネルギーとエンジン

 ダイムラーベンツ社が、日本やアメリカに新世代ディーゼル乗用車(E320CDI)の攻勢をかけたことを契機に、自動車雑誌ではディーゼル賞賛記事が目に付くようになった。またもちろん、以前からドイツのプレミアムクラスのクルマはディーゼル化が進んでいるので現地で試乗し、賞賛する声も多い。
 たしかにメルセデスSクラスなど、プレステージカーにまでディーゼルが存在し、販売比率が高いのも事実だ。
 ヨーロッパでは、平均走行距離が日本の乗用車の数倍であるため、燃費がよい、トルクが強力で扱いやすいといった点が評価され、ディーゼル乗用車が多いのは昔から定説だ。
 現在のプレミアムクラスのディーゼルともなると、音も静粛で、動力性能もガソリン車と同等かそれ以上である。
 しかし、ヨーロッパではディーゼル乗用車比率が高いために、石油の製品バランスが崩れ、軽油の価格はガソリンと同等になっているのだ。需給バランスも、アメリカとヨーロッパでは相互補完の関係になり、アメリカはヨーロッパからガソリンを輸入し、ヨーロッパはアメリカから軽油を輸入している。
 この燃料のアンバランスだけではなく、エンジンのコストもディーゼルは確実に高くなっている。特にユーロ4からユーロ5への切り替え、日本で言えば平成17年新長期排ガス規制に適合させるためには、排ガス処理システムの価格はさらにアップする。
 もともとディーゼルエンジンは、構成部品がガソリンエンジンのそれより高いのだが、排ガスや黒煙粒子の対策でさらにコストアップするため、ガソリン車よりかなり高価格にならざるをえないのだ。
 燃費がよい=Co2排出が少ないことが最大のメリットであったディーゼルエンジンが高コストになることは、結果的にディーゼルエンジンの普及が拡大するとはいえない要素になってくると思う。
 ディーゼルだけには限らないが、エネルギー供給、排ガス、Co2といった3要素を考えないと今ではエンジンの行く末は評価が難しい。
 バイオ燃料も、アメリカが推進策を採用しただけで大豆やとうもろこしの価格を国際的に大幅に引き上げてしまい、アメリカやブラジルの大規模農家は潤うかもしれないが、バイオ燃料の未来は明るくないことを実感させている。
 技術的にはセルローズ系から作り出すバイオ燃料も存在するが、燃料メーカーの試算では、コストはきわめて高くつくという。
 GTL(天然ガスから作る液体燃料)CTL(石炭から作る液体燃料)、ATL(アスファルトから作る液体燃料)といった合成燃料も、当分の間コスト的には石油にかなわない。石油会社にいわせれば、石油に勝る性能、コストの燃料エネルギーは存在しないというのである。
 実は石油価格もかなり高騰しているが、それでも他の燃料に転換するよりははるかに安く、また石油の埋蔵量も、予想よりはるかに広汎だという。したがって今の時点では石油依存は当分続き、逆に脚光を浴びているバイオ燃料はきわめて限定された存在とされている。このように考えると、水素を燃料とする次世代コンセプトは、かなり意味があるといえるのだが、クルマにとっては液体水素を搭載する技術、コストが大きな壁となっている。
 エンジン技術から言えば、ガソリンエンジンも高効率化が進められている。
 コスト的にはガソリンエンジンの方がディーゼルエンジンより有利といわれている。
 こうした新しいエンジンとハイブリッド技術の組み合わせが、今後のクルマの方向を示唆していると思う。
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日本も連続可変バルブ増加

今年春のニューヨークモーターショーで展示された「インフィニティG37クーペ」は、新開発のV6・3.7LのVQ37VHRエンジンに VVEL (バルブ作動角・リフト量連続可変システム) エンジンを搭載していた。この3.7L、 V6エンジンのパワーは約330psと、パワフルである。
 ニューヨークショーで出展されたインフィニティG37クーペは、いうまでもなく日本ではスカイラインクーペで、今秋にいよいよデビューの予定だ。
 VQ37VHR型エンジンは、従来のVQシリーズのトップエンドに位置するエンジンで、従来からのVQエンジン・シリーズの名称を使用しているとはいえ、35%のパーツが新規に開発されているという。
 しかし、この新エンジンは、単にハイパワーを狙ったわけではない。
 傑出した高性能と低燃費、クリーンな排出ガスを完全にバランスさせることを目的に開発されているのだ。
 こうした3要素をバランスさせるコア技術として、VVEL(バリアブルバルブイベント&リフト=バルブ作動角・リフト量連続可変システム)なのだ。なおこのVVELと連続可変バルブタイミングシステム(C-VTC)はセットで採用されている。
 C-VTCは吸排気のカムシャフトを運転状態に合わせて回転させ、作用角、位相を変化させるものだが、
VVELはバルブのリフト量を連続可変させることで、吸気量をコントロールする、つまり従来のスロットルバルブが不要になるのだ。
 バルブリフトの連続可変システムといえばBMWが最初に採用したバルブトロニック、トヨタが最近ヴォクシー、ノアに採用したバルブマチック(3ZR-FAE型エンジン)と同じ考えである。
 いずれも狙いはスロットルバルブをなくすることで、ポンピングロス
を大幅に減らし、燃費を向上させるということだ。
 ポンピングロスとは、エンジンが吸気するときに発生するエネルギー損失のこと。スロットルバルブで絞られて吸気・排気することが原因で発生するが、これまでは構造的な損失であるため発生が避けられないとされてきた。
このポンピングロスを積極的に活用しているのが、エンジンブレーキである。
 しかし、連続可変バルブリフトシステムを使用すればスロットルバルブが不要になり、ポンピング損失は減らすことができる。
 実際のメカとしては3社それぞれの特徴があるが、日産はシンプルでコンパクトなメカにまとめ、作動のレスポンスのよさ、高回転化、エンジン全高の低減を図っているのが特徴だ。
 またリフト量の変化幅も、トヨタ方式では1mmから11mmだが、VVELは0.7mmから12.3mmと幅が大きく、それだけ高出力が狙えるのだ。
 メカ的には、モーターでロッカーアームを回転させ、その下側に接する偏心カムをねじり、アウトプットカムの位置を変化させることでリフト量を変更するシンプルな機構だ。
 ただ、トヨタやBMWとは異なり、バルブリフターを押し下げるアウトプットカムはローラー式ではなく直動式である。直動式のためリフト量の幅を大きく取れているのだ。
 また通常のカムシャフトの位置を変更することなくこのVVELを組み込めるため、生産メリットも大きいと思われる。
 このVVELの採用により、燃費は約10%アップするとされるが、低負荷走行ではより大きな燃費向上が期待できる。
 また、この機構のメリットは燃費向上だけではないのだ。
 独立スロットル式を上回るエンジンレスポンスの向上、リフト量アップによるパワーの向上、排ガスのクリーン化にも大きく貢献する。
 排ガスのクリーン化とは始動時の排ガス温度を高めるような吸気バルブタイミングの採用や、低負荷時のリフト量を下げることで吸気流速をアップさせ燃料の混合を改善することで得られる。
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