燃費 | ページ 3 | クルマのAtoZ

アルミブレーキローター：軽量化への挑戦

車は、速く走る、快適に走る、燃費良く走るといった様々な目標を達成するために、常に改良が続けられています。その中で、車体の軽量化は全ての目標達成に大きく貢献する重要な要素です。車は多くの部品から構成されていますが、特にタイヤやホイール、ブレーキといった、サスペンションより下に位置する部品の重さを「ばね下重量」と呼びます。このばね下重量は、車の運動性能に大きな影響を与えます。ばね下重量が重いと、路面の凹凸を乗り越える際に、タイヤが路面に追従しにくくなります。これは、重いものを急に動かすのが難しいのと同じ原理です。タイヤが路面にしっかりと追従できないと、乗り心地が悪くなり、ハンドル操作への反応も鈍くなります。逆に、ばね下重量が軽いと、タイヤは路面の凹凸に素早く追従できるようになります。その結果、乗り心地が格段に向上し、思い通りの運転がしやすくなります。まるで地面に吸い付くように走る、といった表現がされることもあります。また、ばね下重量の軽減は、車の加速・減速性能にも良い影響を与えます。軽いものを動かす方が少ない力ですむように、ばね下重量が軽いと、加速や減速の際に必要な力が少なくて済みます。このため、アクセルを踏んだ時の加速の立ち上がりが良くなり、ブレーキを踏んだ時にはしっかりと止まる感覚が得られます。さらに、車体が軽くなれば、燃費も向上します。同じ速度で走るにも、軽い車の方が少ないエネルギーで済むからです。これは、坂道を自転車で登ることを想像すると分かりやすいでしょう。このように、軽量化は車の様々な性能向上に貢献するため、様々な部品で軽量化に向けた技術開発が盛んに行われています。特に、回転する部品であるブレーキローターは、軽量化の効果が顕著に現れるため、材質の見直しや構造の工夫など、様々な改良が続けられています。

2024.12.13

車の構造

車の抵抗：ドラッグとは？

車は走る時、前に進む力を得るのと同時に、進むのを邪魔する力も受けています。この邪魔する力を、引きずるという意味の言葉から取って「ドラッグ」と呼びます。まるで物を引きずるように、車の動きを妨げる様々な抵抗の総称です。ドラッグには、大きく分けていくつかの種類があります。まず空気が車にぶつかることで生まれる「空気抵抗」があります。空気は目に見えませんが、車はかなりの速さで空気の中を突き進むため、空気からの抵抗は無視できません。速度が上がるほど空気抵抗は大きくなり、燃費を悪化させる大きな原因となります。次にタイヤと路面との間で生まれる「摩擦抵抗」。タイヤが回転する時に、路面との摩擦によってエネルギーが失われます。この抵抗もドラッグの一つです。その他にも、エンジンや変速機などの内部の部品同士の摩擦による抵抗や、ブレーキの引きずりなどによる抵抗もドラッグに含まれます。これらのドラッグを減らすことは、燃費を良くし、車の性能を向上させる上で非常に大切です。自動車を作る会社は、ドラッグを減らすための様々な工夫をしています。車の形を、空気の流れがスムーズになるように滑らかな流線形にすることは、空気抵抗を減らす代表的な方法です。また、タイヤの材料や溝の形を工夫して、路面との摩擦を減らすことも重要です。エンジンや変速機の性能を上げて、内部の摩擦による抵抗を減らす取り組みも盛んです。ドラッグを減らす技術は、地球環境を守る上でも大きな役割を果たしています。空気抵抗や摩擦抵抗が減ることで、使う燃料の量が減り、排気ガスに含まれる有害物質も減らすことができるからです。自動車会社は、これからもドラッグを減らす技術開発に取り組み、環境に優しく、燃費の良い車を作り続けていくでしょう。

2024.12.13

機能

ディーゼルエンジンの仕組みと特性

ディーゼル機関は、ガソリン機関とは異なる方法で燃料に火をつけています。ガソリン機関は電気の火花で燃料を燃やすのに対し、ディーゼル機関は空気をぎゅっと押し縮めて生まれる熱で燃料に火をつけます。ディーゼル機関の心臓部である筒の中には、ピストンと呼ばれる部品が上下に動いています。ピストンが上に向かって進む時、筒の中の空気はぎゅっと押し縮められ、温度が非常に高くなります。この高温になった空気に燃料を霧状にして吹き付けると、火花がなくても自然に火がつき、爆発的な燃焼が起きます。この燃焼の力でピストンが押し下げられ、その動きが車の動力へと変換されます。この仕組みは、熱の動きを説明する理論である熱力学のディーゼルサイクルと呼ばれる考え方に基づいています。ディーゼルサイクルでは、空気を押し縮めて温度を上げ、そこに燃料を吹き付けることで燃焼させ、動力を得ます。理想的には、燃料の吹き付けと燃焼は一定の圧力下で行われます。しかし、実際の自動車に使われているディーゼル機関は、ディーゼルサイクルとは少し異なる動きをしています。ディーゼルサイクルに加えて、ガソリン機関の原理であるオットーサイクルの考え方も取り入れています。オットーサイクルでは、一定の体積の中で燃料が燃焼します。実際には、ディーゼル機関の燃焼は一定の圧力でも体積でもなく、ディーゼルサイクルとオットーサイクルを組み合わせたサバテサイクルと呼ばれる動きに近いのです。燃料の吹き付け始めは一定の体積に近い燃焼をし、その後は一定の圧力に近い燃焼へと変化します。このサバテサイクルに近い燃焼方式を採用することで、より効率よく燃料を燃やし、車の燃費を向上させています。

2024.12.13

エンジン

空気抵抗と燃費の関係

車は走る時、常に空気の壁を押し分けて進んでいます。この見えない壁による抵抗こそが空気抵抗であり、速度が上がれば上がるほど強くなります。空気抵抗が大きくなると、車は前に進むためにより多くの力を必要とし、結果として燃料をたくさん使うことになります。つまり燃費が悪化するわけです。この空気抵抗の大きさは、車の形や表面の滑らかさなど、様々な要素に左右されます。例えば、四角い箱のような形の車は空気抵抗が大きく、なめらかな流線型の車は空気抵抗が小さくなります。これは、四角い車は空気を真正面から受け止めてしまうのに対し、流線型の車は空気をうまく受け流すことができるからです。また、車の表面がツルツルしているほど空気との摩擦が少なくなり、空気抵抗も小さくなります。ザラザラした表面だと、空気の流れが乱れて抵抗が増えてしまうのです。空気抵抗を小さくすることは、燃費を良くするだけでなく、車の安定した走りにも大きく貢献します。高速で走る時、空気抵抗が大きいと車が浮き上がろうとする力が働いたり、横風を受けやすくなったりして、安定した走行が難しくなるからです。そのため、自動車を作る会社は、空気抵抗を少しでも減らすために様々な工夫をしています。例えば、車の形を流線型にしたり、ドアの取っ手を埋め込んだり、車体の下を平らにして空気の流れをスムーズにするなど、細部にまでこだわって設計を行っています。これらの工夫により、私たちは快適で燃費の良い、安全な車に乗ることができるのです。

2024.12.13

機能

空気抵抗を極める：車の進化

千九百七十年代、二度の世界的な石油の値上がりが起こりました。この石油の値上がりは、ガソリンの値段も高くし、人々の暮らしに大きな影を落としました。特にヨーロッパの国々では、使う燃料の量を減らすことが大きな課題となり、燃費の良い車に注目が集まりました。燃費を良くするために、風の抵抗を少なくする工夫が必要だという考え方が広まりました。風の流れを計算して車の形を決める、いわゆる空気力学の考え方が重要になったのです。風の抵抗を少なくすれば、車は少ない燃料で長い距離を走ることができます。これは、高くなったガソリンの値段への対策として、自動車を作る会社が力を入れた点です。彼らは、風の流れをスムーズにするために、車の形を工夫しました。例えば、車の前面を滑らかにしたり、屋根を低くしたり、車体の後ろを少し持ち上げたりするなど、様々な工夫が凝らされました。また、車体だけでなく、小さな部品にも工夫が見られました。ドアミラーの形を変えたり、窓ガラスを少し傾斜させたりすることで、風の抵抗をさらに減らす努力が続けられました。これらの技術革新は、燃費向上だけでなく、車の走行安定性にも貢献しました。風の抵抗が少ない車は、高速で走る時でも安定した走りを実現できるからです。石油の値上がりという困難な状況の中で、自動車を作る会社は、新しい技術を使って燃費の良い車を作ろうと努力しました。そして、この時の経験は、現在の車の設計にも活かされています。空気力学に基づいた車体設計は、燃費向上だけでなく、環境保護にも役立つ技術として、今もなお進化を続けています。車の形一つとっても、そこには様々な工夫と歴史が詰まっているのです。

2024.12.13

環境対策

加速と燃費：歯車の秘密

車を走らせるためには、エンジンの力をタイヤに伝える必要があります。しかし、エンジンの回転速度は常に一定ではありません。走り始めはゆっくりとした回転から始まり、速度を上げるにつれて回転速度も上がっていきます。タイヤの回転速度も同様に、車の速度に合わせて変化させる必要があります。この回転速度の調整を行うのが、変速機と呼ばれる装置です。変速機は、複数の歯車を使ってエンジンの回転力をタイヤに伝えます。歯車は大きさの異なるものが組み合わされており、それらを組み合わせを変えることで、エンジンの回転力をタイヤに伝える割合を調整できます。例えば、発進時はエンジンの回転力を大きくタイヤに伝える必要があるので、小さな歯車と大きな歯車を組み合わせます。こうすることで、エンジンの回転数を抑えつつ、タイヤに大きな力を伝えることができます。速度が上がると、今度は大きな歯車と小さな歯車を組み合わせます。こうすることで、エンジンの高い回転数をタイヤに伝え、車を速く走らせることができます。変速機には、手動で歯車の組み合わせを変える方式と、自動で変速する方式があります。手動で変速する方式は、運転者が自分の判断で歯車の組み合わせを選び、変速操作を行います。自動で変速する方式は、車の速度やエンジンの回転数に応じて、コンピューターが自動的に最適な歯車の組み合わせを選び、変速を行います。変速機のおかげで、車はスムーズに発進し、効率よく加速することができます。また、一定の速度で走る際にも、エンジンの回転数を最適な状態に保つことができるため、燃費の向上にも貢献しています。まるで魔法の箱のように、エンジンの力を自在に操り、快適な運転を実現しているのです。

2024.12.13

駆動系

異常燃焼：エンジンの静かな脅威

車は、エンジンの中で燃料と空気を混ぜて燃やし、その力で動いています。この燃焼がうまくいかないと、エンジンの調子が悪くなったり、壊れたりする原因になります。これを異常燃焼といいます。異常燃焼には、大きく分けてノッキングとデトネーションという二つの種類があります。まず、ノッキングは、点火プラグで火花が散った後、混合気が燃え広がる途中で、一部の混合気が自然に発火してしまう現象です。この自己着火により、燃焼室内の圧力が異常に高まり、金属を叩くような音が発生します。ノッキングが継続すると、ピストンやシリンダーヘッドに損傷を与え、エンジンの寿命を縮める原因となります。一方、デトネーションは、混合気が爆発的に燃焼する現象です。ノッキングよりも急激な圧力上昇を伴い、大きな衝撃音と振動が発生します。デトネーションは、エンジン部品に深刻なダメージを与え、最悪の場合はエンジンが壊れてしまうこともあります。これらの異常燃焼は、燃料の質やエンジンの状態、運転方法など様々な要因で発生します。例えば、オクタン価の低い燃料を使用すると、ノッキングが発生しやすくなります。また、エンジンの点火時期が適切でなかったり、冷却水が不足していたりすると、異常燃焼のリスクが高まります。さらに、急加速や高負荷運転といった運転方法も、異常燃焼を招きやすいです。異常燃焼を防ぐためには、適切なオクタン価の燃料を使用すること、エンジンの定期点検を行うこと、急激な運転を避けることなどが重要です。また、異常燃焼が発生した場合には、早めに修理工場で点検してもらうようにしましょう。日頃からエンジンの状態に気を配り、適切なメンテナンスを行うことで、大きなトラブルを防ぎ、車を長く快適に使うことができます。

2024.12.13

エンジン

未来のエンジン技術：可変排気量

自動車の心臓部であるエンジンには、排気量を変化させる巧妙な仕組みが備わっています。これは、エンジンの出力と燃費を状況に合わせて最適化する画期的な技術です。エンジンの排気量とは、エンジン内部のシリンダーという部屋の中で、ピストンが上下運動する際に掃き出す体積の合計を指します。この排気量を変える方法には、主に二つの種類があります。一つ目は、ピストンの動く距離、つまり行程を機械的に調整する方法です。ピストンはクランクシャフトという部品と連動して上下運動をしています。このクランクシャフトとピストンをつなぐ部品の働きを調整することで、ピストンの行程を長くしたり短くしたりすることができるのです。行程が長くなれば排気量は大きくなり、より大きな出力が得られます。逆に、行程が短くなれば排気量は小さくなり、燃費が向上します。これは、自転車の変速機のように、ペダルの回転数と進む距離の関係を変えるのと似ています。二つ目は、エンジンの運転状況に応じて、一部のシリンダーの動きを止める、いわゆる休筒と呼ばれる方法です。例えば、四つのシリンダーを持つエンジンであれば、低速走行時やアイドリング時には二つのシリンダーだけを使い、加速時や高速走行時には四つすべてのシリンダーを使うように切り替えます。これにより、必要な時に必要なだけシリンダーを使うことができるため、無駄な燃料消費を抑え、燃費を向上させることができます。これは、家の電気を必要な部屋だけ点灯するのと同様に、必要な分だけエネルギーを使うという考え方です。これらの技術により、自動車はまるで状況を理解しているかのように、必要な出力と燃費のバランスを自動的に調整することが可能になります。例えば、街中での低速走行時には排気量を小さくして燃費を向上させ、高速道路での追い越し時には排気量を大きくして力強い加速を実現します。この技術は、将来の自動車開発において、環境性能と走行性能を両立させるための重要な役割を担うと考えられています。

2024.12.13

エンジン

可変バルブタイミングシステムの進化

車は、エンジンの中で燃料を燃やすことで動力を生み出します。この動力はタイヤに伝えられ、車を走らせます。燃料を燃やすためには、新鮮な空気を取り込み、燃えカスを排出する必要があります。この空気の出し入れを調節しているのが吸気バルブと排気バルブです。バルブは、扉のような役割を果たし、空気の通り道を制御します。吸気バルブが開くと、空気と燃料が混ざった混合気がエンジンの中に入り、燃焼室へと送られます。ここで、混合気は圧縮され、点火プラグによって爆発的に燃焼します。この燃焼によってピストンが押し下げられ、回転運動へと変換されます。燃焼が終わると、今度は排気バルブが開き、燃えカスである排気ガスがエンジンから外へ排出されます。以前の車では、このバルブの開閉するタイミングはエンジン回転数に関係なく、あらかじめ決まっていました。しかし、それではエンジンの回転数が低い時と高い時で、最適な空気の出し入れができません。そこで可変バルブタイミングシステムが登場しました。この仕組みは、エンジンの回転数や負荷の状態に応じて、バルブの開閉タイミングを最適な状態に調整します。エンジン回転数が低い時は、バルブの開く時間を短くすることで、力強い走り出しを実現します。一方、エンジン回転数が高い時は、バルブの開く時間を長くし、より多くの混合気を燃焼させることで、高い出力を得ることができます。このように、可変バルブタイミングシステムは、エンジンの性能を最大限に引き出す重要な役割を担っています。さらに、燃費の向上や排気ガスの浄化にも大きく貢献しています。つまり、状況に応じて最適なバルブ制御を行うことで、車の性能が向上するのです。

2024.12.13

エンジン

荷重を支える縁の下の力持ち：従動輪後車軸

道路には、車両の重さに関する厳しい決まりがあります。これは、橋や道路の損傷を防ぎ、安全を確保するために重要なものです。特に、一つの車軸にかかる重さは制限されており、多くの場合、10トン以下に定められています。これは、重量が一点に集中すると、路面や橋に大きな負担がかかり、ひび割れや陥没などを引き起こす可能性があるためです。しかし、貨物輸送を担うトラックやバスなどは、多くの荷物を運ぶ必要があり、この制限を守ることは容易ではありません。そこで、荷物の重さを分散させるための工夫が凝らされています。その一つが「従動輪後車軸」です。これは、車両後部の駆動輪の後ろに追加の車軸を取り付けることで、荷物を複数の車軸に分散させる仕組みです。通常、トラックやバスの後ろの車軸は駆動輪であることが一般的です。従動輪後車軸は、この駆動輪の後ろに、駆動しない車軸を追加するものです。この追加の車軸は、荷物を支える役割を担い、駆動輪にかかる負担を軽減します。イメージとしては、荷物を運ぶ際に、一人で持つのではなく、複数人で分担して持つようなものです。これにより、一つの車軸にかかる重さを10トン以下に抑え、道路や橋への負担を軽減しながら、多くの荷物を運ぶことが可能になります。従動輪後車軸は、普段は目立たない存在ですが、安全な輸送を支える縁の下の力持ちとして、重要な役割を果たしています。まるで、大きな荷物を運ぶ力持ちを、もう一人追加して支えているかのようです。多くの荷物を安全に運ぶためには、道路への負担を軽減することが不可欠であり、従動輪後車軸はそのための重要な技術と言えるでしょう。

2024.12.13

車の構造

燃費向上！休筒エンジンの仕組みと未来

休筒エンジンは、車の燃費を良くする賢い仕組みです。エンジンの心臓部である筒、つまりシリンダーの一部を、状況に応じて休ませることで、無駄な燃料を使うのを防ぎます。例えば、４つのシリンダーを持つエンジンを考えてみましょう。街中を一定の速さで走っている時や、高速道路を巡航している時など、エンジンの負担が小さい時は、４つのシリンダーのうち２つを休ませます。ちょうど４人で荷物を運んでいたところ、荷物が軽くなったので２人が休憩し、残りの２人で運ぶようなものです。休ませたシリンダーには当然燃料を送らないので、燃料の消費量を抑えられ、燃費が良くなります。では、急に加速したい時や、坂道を登る時など、エンジンの力が必要な時はどうなるのでしょうか。このような時は、休んでいた２つのシリンダーもすぐに目覚め、４つ全てのシリンダーが力を合わせて動きます。４人全員で重い荷物を運ぶのと同じです。このように、休筒エンジンは、まるで状況を理解しているかのように、必要なシリンダーの数を変えながら、燃費と力の両方をうまく調整しています。この切り替えは、ドライバーが操作する必要はありません。コンピューターが車の状態や道路状況を常に監視し、自動的に判断してシリンダーの数を切り替えるので、ドライバーは何も意識することなく、快適に運転しながら燃費の向上による恩恵を受けることができるのです。休筒エンジンは、まさに省エネルギー時代の頼もしい技術と言えるでしょう。

2024.12.13

エンジン

車の抵抗を減らす、境界層制御

自動車が道を進むとき、空気は目に見えない壁のように立ちはだかります。ちょうど水の中を進むかのように、自動車はその空気の壁を押し分けて進まなければなりません。この見えない壁から受ける抵抗こそが、空気抵抗です。空気抵抗の大きさは、空気の流れ方によって大きく変わります。流れ方には大きく分けて二つの種類があります。一つは層流と呼ばれる流れです。層流は、まるで薄い板を重ねたように、空気が規則正しく流れる状態です。この整然とした流れの中では、空気の抵抗は比較的小さく抑えられます。自動車の速度が遅いとき、空気の流れはこの層流の状態です。そのため、速度が遅いときは空気抵抗も小さいのです。しかし、自動車の速度が上がっていくと、空気の流れは次第に乱れていきます。そして、ある速度を超えると、層流から乱流と呼ばれる状態へと変化します。乱流とは、空気が渦を巻いたり、不規則に混ざり合ったりする状態です。まるで沸騰したお湯のように、複雑に入り組んだ流れになります。この乱流の状態では、空気抵抗は層流に比べて格段に大きくなります。速度が速くなるほど、空気の流れはより乱れ、抵抗も大きくなっていくのです。つまり、自動車の速度上昇は空気抵抗の増大に直結し、燃費の悪化につながります。この空気抵抗をいかに抑えるかが、燃費を良くし、環境への負担を減らすための重要な課題となっています。自動車の設計者は、車体の形を工夫したり、表面を滑らかにしたりすることで、空気の流れを制御し、抵抗を減らす努力をしています。少しでも空気抵抗を減らすことで、私たちはより少ない燃料でより遠くまで移動できるようになり、地球環境にも貢献できるのです。

2024.12.13

機能

航続距離で快適なドライブを

クルマで移動する際、一度の燃料補給でどのくらい走れるのかは気になる点です。この一度に走れる距離のことを、航続距離と言います。燃料を満タンにした状態から、燃料を使い果たすまで、どのくらい移動できるかを示す大切な目安です。例えば、遠出の計画を立てる時、航続距離が長いと給油の手間を減らすことができ、移動も楽になります。航続距離は、ガソリン車や軽油車だけでなく、電気で走るクルマや水素で走るクルマにも当てはまる考え方です。電気で走るクルマの場合は、満充電の状態から電池が空になるまで、どのくらい走れるかを示し、水素で走るクルマの場合は、水素を満タンにした状態から空になるまで、どのくらい走れるかを示します。つまり、航続距離は、どんな燃料を使うクルマでも、一度の補給で走れる距離を意味します。航続距離を決める要素は主に二つあります。一つは燃費性能です。燃費性能とは、燃料をどれだけ効率的に使えるかを示すもので、燃費が良いクルマほど、少ない燃料で長い距離を走ることができます。もう一つは燃料タンクの大きさです。タンクが大きければ、たくさんの燃料を積むことができるので、航続距離は長くなります。電気で走るクルマの場合は、電池の容量が、水素で走るクルマの場合は、水素タンクの大きさが、航続距離に影響します。航続距離が長いと、特に給油所が少ない地域での移動に安心感があります。給油の心配をすることなく、長い距離を移動できるからです。山間部や地方を走る際などは、航続距離の長さが大きなメリットとなります。また、近年は環境への配慮から燃費性能の良いクルマが求められており、航続距離の長さも重要な選択基準の一つとなっています。

2024.12.13

機能

車の軽量化技術：未来への走り

車体の軽量化とは、その名の通り、車の重さを軽くすることです。これは、快適な運転、環境への配慮、安全性の向上といった、現代の車にとって非常に大切な技術です。まず、車体が軽くなると、燃費が良くなります。同じ速さで走るにも、軽い車は少ない力で動かすことができるからです。つまり、使う燃料の量が減り、燃料代を節約できるだけでなく、排出される二酸化炭素の量も減らすことができるので、地球環境にも優しいと言えます。次に、車の動きにも良い変化が現れます。軽い車は、速く走ったり、止まったりするのが得意になります。急なカーブでも安定した走りを実現し、思い通りに操縦できる感覚が得られます。これは、運転する楽しさを高めるだけでなく、危険を避けるための素早い反応にもつながり、安全性の向上に役立ちます。車体の軽量化を実現するためには、様々な工夫が凝らされています。例えば、車体を作る材料を変える方法があります。従来の鉄の代わりに、アルミや炭素繊維といった軽い素材を使うことで、車体の重さを大幅に減らすことができます。また、部品の設計を見直すことで、不要な部分をなくし、より軽く、より丈夫な車体を作ることも可能です。このように、車体の軽量化は、快適な運転、環境への配慮、そして安全性の向上という、多くの利点をもたらします。車を作る技術者は、常に新しい方法を考え、より軽く、より良い車を作ろうと努力を続けています。それは、私たちが安心して快適に車を使える未来を作るためでもあるのです。

2024.12.13

車の構造

燃料噴射装置の進化と未来

車は、燃料を燃やすことで力を得て走ります。その燃料をエンジンに送り込む重要な役割を担うのが、燃料噴射装置です。いわば、エンジンの心臓部に適切な量の燃料を送り込む、車の食事係と言えるでしょう。かつて主流だったキャブレター方式では、空気の流れを利用して燃料を混ぜていましたが、燃料噴射装置は電気の力を使って、燃料を高圧で噴射します。霧吹きで水を噴射するように、燃料を細かい霧状にしてエンジンに送り込むことで、より効率的に燃焼させることができます。この霧状の燃料と空気が適切な割合で混ざることで、エンジンはスムーズに回り、車は力強く走ることができるのです。燃料噴射装置の大きな利点は、燃料の量と噴射するタイミングを精密に制御できることです。エンジンの回転数や負荷、周りの気温など、様々な状況に合わせて最適な量の燃料を噴射することで、エンジンの性能を最大限に引き出すことができます。これにより、力強い走りを実現するだけでなく、燃費の向上や排気ガスの浄化にも貢献しています。燃料噴射装置には、様々な種類があります。エンジンに直接燃料を噴射する直噴式や、吸気管に燃料を噴射するポート噴射式など、それぞれに特徴があります。近年の車は、電子制御技術の発達により、より高度な制御が可能となり、さらに精密な燃料噴射制御を実現しています。このように、燃料噴射装置は、現代の車にとってなくてはならない重要な部品です。環境性能と走行性能の両立という難しい課題を解決する上で、燃料噴射装置の役割はますます重要になっていくでしょう。

2024.12.13

エンジン

未来を駆ける、ハイブリッドの力

地球の環境を守るために、車から出る排出ガスを減らすことがとても大切になっています。その中で、石油を使う従来の車に比べて、環境への負担が少ない車として注目されているのが、電気で動くモーターと石油を使うエンジンを組み合わせた混成型の車です。この混成型の車は、状況に応じてモーターとエンジンを使い分けることで、石油の使用量を大幅に減らし、排気ガスを少なくすることができます。例えば、街中をゆっくり走る時や、信号待ちで止まっている時は、主に電気で動くモーターを使います。一方、高速道路を速く走る時など、大きな力が必要な時は、エンジンを使って力強く走ります。このように、場面に応じて最適な駆動方式に切り替えることで、無駄な石油の消費を抑え、環境への負担を減らしているのです。さらに、混成型の車は、ブレーキを踏んで車を減速させる時に発生するエネルギーを、電気に変えてバッテリーにためる仕組みを持っています。これは、普段捨ててしまっているエネルギーを再利用する、とても賢い仕組みです。この仕組みにより、バッテリーへの充電効率が上がり、さらに石油の使用量を減らすことにつながります。このように、環境に優しい混成型の車は、持続可能な社会を作る上で、なくてはならない存在になりつつあります。地球環境を守り、次の世代に美しい地球を残していくために、私たちは、環境への影響が少ない車を選んでいくことが大切です。混成型の車は、そのための選択肢の一つとして、今後ますます重要な役割を担っていくと考えられます。

2024.12.13

エンジン

車の前面投影面積：燃費への影響

車は道路を走る際に、常に空気の抵抗を受けています。この空気抵抗の大きさを左右する要素の一つに、前面投影面積があります。前面投影面積とは、読んで字のごとく、車の正面から見た時の投影面積のことです。車の正面に光を当て、壁に映った影の面積を想像してみてください。これが前面投影面積です。前面投影面積が大きい車は、壁に映る影も大きくなります。これは、それだけ多くの空気を押し分けて進まなければならないことを意味します。押し分ける空気の量が多いほど、車は大きな抵抗を受けることになり、多くの燃料を消費しなければなりません。つまり、前面投影面積が大きい車は、燃費が悪くなる傾向にあると言えるでしょう。反対に、前面投影面積が小さい車は、空気抵抗が小さくなるため、燃費が良くなる傾向にあります。小さな車は一般的に前面投影面積が小さく、燃費が良いのはこのためです。スポーツカーなど、空気抵抗を減らすために車高を低く設計している車種も、前面投影面積を小さくすることで燃費向上を目指しています。前面投影面積の測定方法は、車体から50～100メートルほど離れた位置から正面写真を撮影し、その画像から面積を計算します。この時、専用の面積測定器である面積計を用いることで、より正確な面積を算出することができます。写真から得られた面積は、撮影距離と実際の車体の大きさから実面積に換算されます。このようにして得られた数値が、車の前面投影面積となります。自動車メーカーは、設計段階からこの前面投影面積を考慮し、燃費性能を高める工夫を凝らしています。

2024.12.13

車の開発

暖機増量：エンジンの温もりを促す技術

車の心臓部とも言える機関は、冷え切った冬の朝には、私たち人間と同じように温まるための時間が必要です。まるで朝方のまだ眠たい体をゆっくりと起こすように、冷えた機関をスムーズに動かすには、特別な配慮が欠かせません。そのための大切な技術の一つが「暖機増量」です。これは、機関が冷えている時に燃料を多めに送り込むことで、スムーズな始動と安定した運転を助ける役割を担っています。いわば、冷えた体に温かい飲み物を与えて、活力を与えるようなものです。では、なぜ機関は冷えている時に特別な配慮が必要なのでしょうか。それは、機関の主要部品である金属が、温度変化によって膨張や収縮をする性質を持っているからです。冷えた状態では、金属部品の隙間が大きくなっており、適切な潤滑油の膜が形成されにくいため、摩擦抵抗が増加し、摩耗や損傷の原因となります。暖機増量はこのような問題を防ぐために、燃料を多めに噴射し、燃焼温度を上げて機関全体を温める役割を果たします。暖機増量によって機関が温まると、金属部品の隙間が適切な状態になり、潤滑油も効果的に作用するようになります。これにより、摩擦抵抗が減少し、スムーズな動き出しと安定した回転が可能になります。また、排気ガス中の有害物質の排出量も削減されます。近年の車は、電子制御技術の進歩により、より精密な燃料噴射制御が可能になり、暖機増量時間も短縮されています。さらに、ハイブリッド車などでは、モーターによるアシスト機能を活用することで、冷えた状態でもスムーズな発進を可能にし、暖機増量による燃料消費を抑える工夫が凝らされています。このように、暖機増量は車の性能と環境性能を両立させるための重要な技術として、日々進化を続けています。

2024.12.13

エンジン

燃費と操作性を両立！可変容量パワステポンプ

車を動かす上で、楽にハンドルを回せるようにする仕組みが備わっています。それが、パワーステアリングと呼ばれるものです。パワーステアリングは、運転する人の負担を軽くし、誰でも容易に車を操れるようにする重要な役割を担っています。このパワーステアリングの働きの中心となるのが、パワーステアリングポンプです。このポンプは、油を圧送することでハンドル操作を補助する力を生み出しています。まるで人の筋肉のように、ハンドルを切る時に必要な力を増幅してくれるのです。従来のパワーステアリングポンプは、エンジンの回転数に関わらず、常に一定の量の油を送り続けていました。これは、低速でハンドル操作をする際には十分な力が出ますが、高速で走行している際には過剰な油の圧力が発生し、エネルギーの無駄につながっていました。そこで、燃費を良くするために開発されたのが、可変容量パワーステアリングポンプです。このポンプは、車の速度やハンドル操作の状況に応じて、油の送る量を自動的に調整することができます。低速走行時や駐車時など、大きな力が必要な場合は多くの油を送り、高速走行時など、それほど大きな力が必要ない場合は、油の量を減らすことで、エンジンの負担を軽減し、燃費向上に貢献します。可変容量パワーステアリングポンプには、主に２つの種類があります。一つは、エンジンの回転を利用して油を送る量を調整するタイプで、もう一つは、電子制御によって油を送る量を調整するタイプです。電子制御タイプは、より精密な制御が可能で、燃費向上効果も高くなっています。近年の車は、環境への配慮から燃費性能が重視されており、可変容量パワーステアリングポンプは、その実現に大きく貢献している重要な技術と言えるでしょう。これにより、私たちは快適な運転を楽しみながら、環境にも優しい運転をすることができるのです。

2024.12.13

機能

安全運転の要、タイヤの空気圧点検

車は、地面と接する唯一の部分がタイヤです。ですから、安全に車を走らせるためにはタイヤの空気圧点検がとても大切です。タイヤに適切な量の空気が入っていれば、安全な運転ができるだけでなく、燃費も良くなり、タイヤも長持ちします。タイヤの空気圧が低いと、地面と接する部分が大きくなって、進むのに邪魔する力が強くなります。すると、燃費が悪くなるだけでなく、タイヤの両端が早くすり減ってしまいます。さらに、タイヤの中の温度が上がってしまい、劣化も早まります。最悪の場合は、タイヤが破裂してしまうこともあります。このような危険を避けるためには、定期的に空気圧をチェックすることが欠かせません。タイヤの空気は自然と抜けていくので、たとえ毎日車に乗っていなくても、月に一度は空気圧を点検するようにしましょう。ガソリンスタンドやカー用品店などで手軽に点検できますし、最近は家庭用の空気圧計も販売されているので、自宅で点検することも可能です。タイヤの空気圧は、運転席側のドア付近に貼られたラベルや車の説明書に記載されています。指定された空気圧になるように調整しましょう。また、タイヤの状態も一緒に確認しましょう。ひび割れや傷、異物の刺さり込みがないか、溝の深さは十分かなどをチェックすることで、早期にトラブルを発見し、安全な運転を維持することができます。タイヤは車の安全性を左右する重要な部品です。日頃から適切な空気圧管理と状態確認を行い、安全で快適な運転を心がけましょう。

2024.12.13

メンテナンス

進化した点火方式：独立点火の利点

一台の車には、複数の筒を持つエンジンが搭載されていることが一般的です。これらの筒の中で、燃料と空気の混合物に点火することで、車は走ります。この点火のやり方には、いくつか種類がありますが、その中で『独立点火』と呼ばれる方法が、近年の車作りで主流となっています。昔ながらの点火方法では、一つの点火装置で複数の筒を順番に点火していました。これを、一つのろうそくで複数のろうそくに火を灯していく様子に例えることができるでしょう。しかし、この方法では、点火のタイミングがずれてしまうことや、火花が弱くなってしまうことがありました。一方、独立点火では、それぞれの筒に専用の点火装置が備わっています。これは、それぞれのろうそくに専用のライターが用意されているようなものです。こうすることで、より正確なタイミングで、より強力な火花を飛ばすことができます。正確な点火は、エンジンの力を最大限に引き出すために重要です。燃料が最も効率よく燃えるタイミングで点火することで、エンジンの出力が向上します。また、燃費の向上にもつながります。さらに、排ガスに含まれる有害物質の量も減らすことができます。このように、独立点火は、車の性能向上、燃費向上、排ガス低減という、車の性能を総合的に高める上で、非常に重要な役割を果たしています。そのため、環境性能に優れた車から、高い走行性能を持つ車まで、幅広い車種で採用されているのです。

2024.12.13

エンジン

燃料カットの仕組みと利点

車は、アクセルを踏んでいない時でも、エンジンは回り続けています。これは、発電機やエアコンなどを動かすため、最低限の燃料を送り続けているからです。燃料カットとは、車が自らの力で進む勢い、いわゆる惰性走行中に、この燃料の供給を一時的に止める仕組みです。燃料を遮断することで、無駄な燃料の消費を抑え、排気ガスを減らす効果があります。燃料カットが働く状況は主に三つあります。一つ目はエンジンブレーキが効いている時です。坂道を下る時などに、アクセルを離すとエンジンブレーキが効き、速度が抑えられます。この時、エンジンは車輪の回転に引っ張られて回っていますが、燃料を送る必要がないため、燃料カットが作動します。二つ目はエンジンの回転数が上がり過ぎた時です。回転数が上がり過ぎるとエンジンが壊れる可能性があります。これを防ぐために、燃料カットによってエンジンの回転数を制御します。三つ目は、速度が出過ぎた時です。安全のために、速度が一定以上になると燃料カットが作動し、速度を抑える場合があります。近年の車は、コンピューターによる電子制御で燃料カットを行います。エンジンの回転数や車の速度、アクセルの踏み込み具合など、様々な情報から車が減速状態かどうかを判断し、自動的に燃料カットを行います。これにより、運転者は特別な操作をすることなく、燃費の向上と環境への負荷軽減に貢献できます。また、ハイブリッド車などでは、燃料カット中にバッテリーへの充電を行うことで、更なる燃費向上を図っています。燃料カットは、環境保護と燃費向上の両立を図る、現代の車に欠かせない技術と言えるでしょう。

2024.12.13

エンジン

燃費を左右する転がり抵抗とは？

車は、平らな道を一定の速度で走るとき、様々な抵抗を受けます。その中で、空気との摩擦で生まれる抵抗以外の抵抗を、まとめて転がり抵抗と呼びます。車にかかる抵抗のほとんどは、空気抵抗とこの転がり抵抗です。空気抵抗は速度が上がると二乗に比例して急激に大きくなりますが、転がり抵抗は速度の影響は比較的小さく、車体の重さにほぼ比例します。つまり、車体が重いほど、転がり抵抗も大きくなります。では、なぜ車体が重いほど転がり抵抗が大きくなるのでしょうか。それは、タイヤが地面と接する部分が変形する際に、エネルギーが失われることが原因です。タイヤは地面と接する部分を中心に、わずかにへこんで変形しています。この変形は、常に移動しながら発生します。この時、タイヤのゴムの変形による摩擦熱が発生し、エネルギーが失われます。これが抵抗となり、車の動きを妨げるのです。平らな道を自転車や車で走っているところを想像してみてください。ペダルを漕ぐのをやめたり、アクセルを離すと、自転車や車は徐々に減速し、やがて停止します。これは転がり抵抗が働いているためです。もし転がり抵抗が全く無ければ、一度動き出した車は、何も力を加えなくても永遠に走り続けるはずです。このように、転がり抵抗は車の燃費に大きく影響します。転がり抵抗が小さければ、少ない燃料で長い距離を走ることができます。転がり抵抗を減らすためには、タイヤの空気圧を適切に保つこと、路面状況の良い道路を選ぶこと、そして、車体の軽量化などが有効です。日頃から、これらの点に注意することで、燃費を向上させ、快適なドライブを楽しむことができるでしょう。

2024.12.13

機能

車の空気抵抗：燃費と速度への影響

車は道路を進む時、常に空気の中を進んでいます。まるで水の中を進む船のように、車は空気という見えない海を押し分けて走っているのです。この時に、車にぶつかる空気によって進む方向とは反対の力が生まれます。これが空気抵抗です。空気抵抗は、目には見えませんがブレーキのように車の動きを邪魔する力であり、燃費を悪くするだけでなく、最高速も下げてしまいます。この空気抵抗の大きさは、主に二つの要素によって決まります。一つは空気抵抗係数（読み方くうきていこうけいすう）、一般的にCd値（読み方シーディーち）と呼ばれるものです。これは、車の形がどれくらい空気の流れに沿っているかを示す数値です。Cd値が小さい車は、空気の流れをスムーズに受け流し、抵抗を小さく抑えることができます。例えば、流線型のスポーツカーは、空気抵抗を減らすように設計されているため、Cd値が小さくなる傾向があります。逆に、箱型の車は空気の流れを乱しやすいため、Cd値が大きくなります。もう一つの要素は、前面投影面積（読み方ぜんめんとうえいめんせき）です。これは、車を前から見た時の面積のことで、この面積が大きいほど、たくさんの空気にぶつかることになり、空気抵抗も大きくなります。例えば、大型トラックは前面投影面積が大きいため、空気抵抗が大きくなります。軽自動車は前面投影面積が小さいため、空気抵抗も小さくなります。つまり、空気抵抗を小さくするには、空気の流れをスムーズにする形にしてCd値を小さくし、同時に前面投影面積も小さくする必要があるのです。近年の車は、燃費を良くするために、これらの点を考慮して設計されています。

2024.12.13

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