燃費改善

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エンジン

燃費向上に貢献するローラーロッカーアーム

くるくると回る部品である、カム軸。このカム軸の回転運動を、吸気と排気の扉であるバルブを開け閉めする動きに変えるために、重要な部品があります。それがロッカーアームと呼ばれるものです。このロッカーアームに小さなローラーを取り付けたものが、ローラーロッカーアームです。 従来のロッカーアームは、カムと直接擦れ合うことで動きを伝えていました。この擦れ合う部分が、摩擦抵抗を生み出す原因でした。しかし、ローラーロッカーアームでは、カムとローラーが転がり接触するため、この摩擦抵抗を大幅に減らすことができます。まるで、荷物を運ぶ際に、地面を引きずるよりも台車に乗せて転がす方が楽なのと同じです。 この摩擦抵抗の減少は、エンジンの回転を滑らかにし、燃費の向上に繋がります。特に、車の信号待ちなどでエンジンが低い回転数で動いている時や、ゆっくりとした速度で走っている時などは、この効果がはっきりと感じられます。これは、エンジン回転数が低い時は、摩擦抵抗がエンジンの出力に占める割合が大きいため、少しの抵抗の減少でも大きな影響を与えるからです。 さらに、摩擦による熱の発生も抑えられるため、エンジンの寿命を延ばすことにも繋がります。摩擦によって生じる熱は、部品の劣化を早める原因となります。ローラーロッカーアームは、この熱の発生を抑えることで、エンジンの耐久性を高めているのです。まるで、ずっと握りしめていると熱くなるおにぎりも、時々持ち替えることで冷ましておくことができるのと同じように、摩擦を減らすことでエンジンの熱をうまく管理し、長持ちさせることができるのです。
ハイブリッド

48V電源で変わる車の未来

近ごろの自動車作りでは、燃費を良くすることと環境に関する決まりを守ることがとても大切な仕事になっています。これまでの車は12ボルトの電気で動いていましたが、この方法では電気を流す時にムダになるエネルギーが多く、燃費を良くするにも限界がありました。そこで、もっと高い電圧で車を動かすことで、このムダを減らし燃費を良くしようという考え方が注目されています。 高い電圧を使うと、同じ量の電気を送るために必要な電流が小さくなります。電流が小さくなると、配線で発生する熱、つまりエネルギーのムダが減るのです。これは、電線の抵抗によって熱が発生するという電気の性質によるものです。抵抗に電流が流れると熱が発生し、電流の二乗に比例して熱の量が増えます。ですから電流を小さくするほど、発生する熱の量を大幅に減らすことができ、燃費向上に大きく貢献するのです。さらに、高い電圧を使うことで、より強力なモーターを使うことができるようになります。これにより、エンジンの負担を減らし、燃費をさらに向上させることが可能になります。 このような高い電圧を使う流れの中で、48ボルトの電気を使う方法が現実的な方法として注目されています。60ボルト以上の電圧は高い電圧として扱われ、安全対策にとてもお金がかかります。そのため、費用と安全性の両方を考えると、48ボルトという電圧がちょうど良い落としどころなのです。48ボルトの電気を使うことで、燃費が良くなるだけでなく、エンジンの補助を行うマイルドハイブリッドシステムの実現や、より多くの電気を必要とする快適装備の搭載なども可能になります。つまり、48ボルトの電気を使うことは、これからの自動車にとって、なくてはならない技術と言えるでしょう。
ハイブリッド

蓄圧式ハイブリッド:未来の車

車は走るために燃料を燃やして力を得ていますが、ブレーキを踏んで車を止める時には、その動いていた力が熱に変わって捨てられてしまいます。もったいないですよね。そこで、捨ててしまう力を別の形で取っておいて、再び走る力に変えることができれば、燃料をもっと節約できます。その一つの方法が、今回ご紹介する蓄圧式混合動力方式です。 この方式では、ブレーキを踏む時、普段捨ててしまう力を油を圧縮する力に変えます。自転車の空気入れを想像してみてください。ポンプを押すと、中の空気は縮められて圧力が高くなりますよね。同じように、油を専用のポンプで圧縮して、空気や窒素のような気体と一緒にタンクに閉じ込めます。このタンクの中では、まるで縮められたバネのように、大きな力が蓄えられています。 では、蓄えた力はどうやって使うのでしょうか? 加速したい時には、この高圧になった気体の力で油圧モーターを回します。油圧モーターは、水車のように、油の流れで羽根車を回し、動力を生み出す装置です。このモーターが生み出した力が、エンジンの動力を助けるのです。つまり、一度ブレーキで捨てられるはずだった力が、再び車を動かす力として使われているわけです。 この蓄圧式混合動力方式と、電気で動くよく知られた混合動力車との一番の違いは、力を蓄える方法にあります。電気の混合動力車は大きな電池に電気を溜めますが、蓄圧式では気体の圧力として力を蓄えます。 また、ブレーキの仕組みにも工夫があります。ブレーキペダルを軽く踏んだ時は、まず油圧モーターが作動して、減速する力を利用してタンクに気体を圧縮し始めます。さらに強くブレーキを踏む必要がある場合は、通常のブレーキが作動して確実に車を止めます。このように、二段階のブレーキシステムによって、出来る限り多くのエネルギーを回収するように工夫されています。
消耗品

低転がり抵抗タイヤ:燃費向上への道

車は、エンジンが生み出す力でタイヤを回転させ、前に進みます。しかし、タイヤはただ回転するだけでなく、地面と接することで様々な抵抗を受けています。その中でも、車が動き続けるために常に打ち勝たなければならない抵抗の一つが転がり抵抗です。 転がり抵抗とは、タイヤが回転する際に発生する抵抗の総称です。平らな道を想像してみてください。一見するとスムーズに進めそうですが、実際にはタイヤは地面と接する部分でわずかに変形しています。この変形を繰り返す際にエネルギーが熱に変換され失われてしまうのです。これが転がり抵抗の大きな要因の一つです。自転車のタイヤに空気を入れてパンパンにすると、地面との接地面積が小さくなり、変形も小さくなるため、少ない力で楽に進めるようになるのもこのためです。 また、タイヤと路面の間には摩擦も発生します。どんなに滑らかに見える路面でも、顕微鏡で見ると細かな凹凸があります。この凹凸がタイヤと擦れ合うことで、抵抗が生じるのです。さらに、タイヤが回転するときには、周りの空気を巻き込み、かき乱すため、空気抵抗も発生します。 これらの抵抗を小さくするために、様々な工夫が凝らされています。例えば、タイヤの素材を改良することで変形しにくくしたり、路面の舗装を滑らかにすることで摩擦を減らしたり、タイヤの溝の形状を工夫して空気抵抗を小さくしたりといった技術開発が進んでいます。転がり抵抗が小さくなると、車を進めるために必要なエネルギーが少なくて済むので、燃費が向上し、環境にも優しくなります。つまり、転がり抵抗を理解し、小さくすることは、快適な運転と環境保護の両方に繋がる大切な取り組みと言えるでしょう。
エンジン

水噴射でエンジン出力向上!

水噴射とは、読んで字のごとく、エンジンの空気を取り込む場所に少量の水を吹きかける技術のことです。燃料と空気が混ざったものに水を吹きかけることで、エンジンの燃焼状態が良くなり、力強さが増したり、燃費が良くなったりする効果が期待できます。 水をエンジンに入れるなんて、エンジンが壊れてしまうのではないかと心配される方もいるかもしれません。しかし、この技術は意外と古くから存在し、近年再び注目を集めているのです。 昔は、飛行機に使われているプロペラを回すエンジンで、離陸時や急上昇時により大きな力を出すために、水とメタノールというアルコールの一種を混ぜた液体を噴射していました。自動車ではあまり使われてきませんでしたが、近年の技術の進歩によって、再び脚光を浴びるようになってきたのです。 では、なぜ水を入れることでエンジンの性能が向上するのでしょうか。それは、水が気化するときに周囲の熱を奪うという性質を持っているからです。エンジンの中に吹きかけられた水は、燃焼室に入るまでに蒸発し、その際に燃焼室内の温度を下げます。 ガソリンエンジンは、空気と燃料を混ぜて圧縮し、爆発させることで動力を得ています。しかし、空気を圧縮すると温度が上がってしまい、場合によっては異常燃焼という不具合を起こしてしまうことがあります。そこで、水を噴射して燃焼室内の温度を下げることで、異常燃焼を抑え、より安定した燃焼を得ることができるのです。 また、燃焼室内の温度が下がることで、空気の密度が高まります。密度が高くなった空気は、より多くの酸素を含んでいるため、より多くの燃料を燃やすことができます。結果として、エンジンの出力が向上するというわけです。さらに、最適な燃焼状態を維持することで燃費の向上も期待できます。 このように、水噴射はエンジンの性能向上に大きく貢献する技術として、今後の発展が期待されています。