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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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