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2017年01月08日 イイね!
新型CX-5の評論が始まったら、投稿します。それまでは、面々の出方待ち。
Posted at 2017/01/08 06:46:30 | コメント(1) | トラックバック(0) | 雑談 | クルマ
2017年01月03日 イイね!
この時期、3週間に1回は必ずエンジンを掛けよう。補遺。冬は気温が低くてバッテリーの方がバテるかもしれないが、これは、バッテリー上がり防止の話ではない。エンジンオイルの話だ。それも、エンジンオイル交換時期が、どうこうという内容ではない。

エンジンを止めると、エンジンオイルはオイルポンプが止まるからエンジンの一番下の方にあるオイルパンに下がろうとする。

プロの整備士が言うには、3週間ぐらいするとエンジンオイルは、ほぼ全量がオイルパンに下がって、エンジンの上の方はオイルが無いカラカラの状態になるそう。指で触ってもオイルが付かないぐらいに、だそうだ。

気温が低いから、エンジンオイルも固い。から、エンジンを掛けても、エンジンオイルは、すぐには上がってこない(春から秋までは、まだ、いいとして)。これが悪さをする。

エンジンの上の方は、案外込み入っていてシリンダーヘッドにはカムシャフトやロッカーアームなどがある。エンジンの機種によって違いがあるとは言っても、アレコレ付いていて当たり前で、冷えていると、クリアランスも大き目。万が一、オーバーヒートした時にも多少なりとも隙間を確保するように設計されている。クリアランスが大きくなるのは、気温が低くて金属が収縮するからだ。

オイルが回ってくるまで、短時間と言っても油膜切れのままで動く上に、冷えていてクリアランスが大きいから、普段なら滑る所が叩かれるようになり、ドッと摩耗する。3週間内なら多少はシリンダーヘッドにオイルが残っているから、まだマシだが、3週間以上エンジンを掛けないのが数回あると、摩耗する上に、エンジンオイルに摩耗粉が混じるから、エンジンのアチコチが摩耗粉で摩耗するし、当然、エンジンオイルの劣化も進む。という悪循環になる。

摩擦と摩耗と潤滑とを、ひとまとめで研究するトライポロジー(tribology)という分野があるが、これを書くと化学の範囲も入るのでブログでは済まなくなるぐらい長くなる。詳細は縁があれば・・・。

冬場は低粘度のエンジンオイルを入れる場合もあるが、そんなのは油膜切れには無関係。

5~10分で十分だからエアコンONでエンジンの潤滑をしてやった方が劣化は遅くなる。と、いうのが自動車メーカー各社の公約数的見解だ。寒冷地なら10日に1回は掛けてほしいぐらいだそうだ。

それ以前にバッテリーが健全であることが先だが・・・。一度、バッテリーを上げてしまうと、十分以上の充電をしても上がり癖がついてしまう。メンテ不要が原則だからだそうだが、電装品が多いほど、普段からバッテリーの負荷が大きくなる。

油膜切れの劣化は、ある時から急激に摩耗が進むから要注意。
Posted at 2017/01/03 14:46:01 | コメント(0) | トラックバック(0) | メンテナンス | クルマ
2017年01月03日 イイね!
本年も駄文に御付き合い下さい。よろしく御願い申し上げます。
Posted at 2017/01/03 07:02:24 | コメント(1) | トラックバック(0) | 挨拶 | クルマ
2016年11月29日 イイね!
フォトアルバムとフォトギャラリーを混同していました。

備忘録として未公開写真を順次、フォトギャラリーにアップしています。

こちらからご覧いただけますので、ご高覧下さい。


フォトギャラリーのタイトルの後の数字は、爽快ツアラー用の控えですので、お気になさらず。
Posted at 2016/11/29 11:06:43 | コメント(0) | トラックバック(0) | クルマ
2016年11月18日 イイね!
備忘録:長くて理屈っぽいシリーズ2「マツダCX-9」(修正版)。本文中の写真は「2016年マツダ技報・新型ガソリンターボエンジン『SKYACTIV-G 2.5T』の開発」から拝借しています。

今のところ北米専売のCX-9のガソリン・ターボエンジンが面白い。


このエンジンを称して「ダウンサイジング・ターボ」と言うとマツダに叱られるそうだ。確か「ライトサイジング・ターボ」と言っていたと思う。

ガソリン・ターボエンジンは高負荷・高回転時には燃料を濃い目(リッチ)に噴射して燃料を気化させることで熱エネルギー(気化熱)を奪い、シリンダー内の温度を下げようとする。「燃料冷却」と言い、ノッキング回避が狙いだ。低回転時のレスポンスと燃費が良くても、高回転になると燃費が悪化する。から、アクセルの踏み癖があると、かなり燃費は悪くなる。「各メーカーのダウンサイジング・ターボの燃費が思っていたほど良くない」と言われるゆえんは、主にこれだ。

ガソリン・ターボエンジンの強敵はノッキングだ。ガソリンエンジンは点火プラグで燃料に着火し、火が点いた燃料はシリンダーの中で徐々に広がっていく。「これから燃えるところ」、「今、燃えているところ」、「もう燃えたところ」が存在する。これを「火炎伝播」といい、伝播のスピードは速くて秒速数十メートルだ。ところが、シリンダー内に、ガソリンが着火する温度より高い温度の物が存在すると、点火プラグのスパークとは無関係に勝手に着火してしまう。排気バルブやその周辺が結構アブナイ。その時の火炎伝播速度は音速を超えるので、シリンダー内で衝撃波が発生する。ノッキングの時にガリガリ・ギリギリという音が出るのは、衝撃波でピストンやコネクティングロッドが振動するためだ。一度ノッキングが始まるとシリンダー内の温度は更に上昇し、ノッキングが止まらなくなる上、アルミで出来たピストンが溶けたり、最悪、コネクティングロッドやクランクシャフトを曲げたという例もある。ガソリン・ターボエンジンは、それぐらい、ノッキングは怖いのだ。

空気は圧縮すればする程、温度が上がるから、ガソリン・ターボエンジンはシリンダー内の温度が上昇し過ぎるのを避けるため圧縮比を下げるのが普通だ。1980年代にガソリン・ターボ車が世に出た頃は「圧縮比7.5」なんていうエンジンも存在した。が、圧縮比が低ければトルクは出ない。これではターボが効き出すまではトルクがガタ落ちで加速が鈍くなり、ターボが過給し始めると急にトルクが上昇して急加速する。昔風に表現すれば「ドッカン・ターボ」だ。アクセルを踏んでからターボが効きだすまでに時間差があり、「ターボ・ラグ」と呼んでいる。

最近のガソリン・ターボエンジンは直噴が当たり前になっている。圧縮された吸気以上の圧力で燃料を噴射することが出来るようになったからだ。燃料と空気が均一に混じるから、昔に比べたら圧縮比は高くなっている。ターボで圧縮されて熱くなった空気はインタークーラーで冷やされているから、ピストンで圧縮されて再び熱くなった吸気でも、ノッキングは起こりにくくはなっている。ピストン天面の形状の工夫でシリンダー内の吸気が渦を巻いている所へ、ピストンの真上から燃料を噴射して空気と燃料が均一に混じるからだが、高負荷・高回転域となると温度も上がり気味でノッキングが怖い。

そこで燃料を多めに噴射して気化熱を使ってシリンダー内の温度を下げ、点火プラグにスパークを飛ばすタイミング(点火時期)も遅らせて、シリンダー内の温度が上がりにくくしている。点火時期を遅らせればシリンダー内の温度は下がる方向に行くが、これではグローブを引きながらボールをキャッチするのと同じで、ピストンが受ける燃焼による圧力は落ちる。ノッキング対策は、「あちら立てれば、こちらが立たず」。エンジンがノッキングを起こしているか否かは、圧電素子を使ったノックセンサーで監視している。ノッキング時のシリンダーブロックの振動は、周波数の範囲が限られているから判別し易い。ノッキングを感知すると、即座にノッキングを回避する制御が入る仕掛けだ。

もうひとつ、シリンダー内の温度が高くなる要素がある。ピストンが排気行程(はいきこうてい)の上死点(じょうしてん:排気ガスを押し出しているピストンの、シリンダーヘッド側の終点)まで行っても、その先にある燃焼室の容積分の熱い排ガスは出せずに残ってしまう。バルブタイミングを調整しても残量をゼロにすることはできないのだ。

そこでマツダは考えた。「燃焼室に残る排ガスを吸い出してしまうこと(掃気)は出来ないか・・・」。そこで考え出されたのが、下の写真のエキゾースト・マニフォールドだ。

このエンジンの点火順序は第1気筒→第3気筒→第4気筒→第2気筒の順で、当然、排気も、この順番だ(写真の左から順に第1・2・3・4気筒)。そこで、排気行程で排ガス同士の干渉が起きないように、まず第2気筒と第3気筒をつなぎ、ターボに流れ込む手前で第1気筒+〔第2気筒と第3気筒が一緒になった分〕+第4気筒の3つにまとめた。4-3排気ポートと名付けられている。

写真の一番右の第4気筒の排ガス(赤)が、左隣の第3気筒の燃焼室に残留した排ガス(青)を引っ張り出そうとしているのが見て取れる。赤と青の出発点にある2個ずつの丸に棒状の物が付いた絵が排気バルブだ。よく見ると、第1気筒と第2気筒は閉じていて、第3気筒は閉じる寸前、第4気筒は開いているのも解る。

次の特徴は下の写真。

赤い丸のイラストは、排ガスが当たる方のターボのタービン・ホイールだ。排ガスが通る太い方の通路に黄色いバルブがあるが、1620rpmまでは、このバルブを閉じておいて上の狭い方の通路だけで排ガスを通すから排ガスの流速が速い。流速が速ければ、ターボの回転数が上がり、過給出来る。実際、1250rpmで350N・m(35.7kgf・m)ものトルクを発生させている。普通ならトルクがガタ落ちの回転数で350N・m(35.7kgf・m)ものトルクを出すエンジンは、初めてお目にかかった。


また、排気ガスの流速が速いので、次に出てくる排ガスを引っ張り出す作用がある。これが「掃気」で、燃焼室分残っている排ガスを吸い出してしまい、シリンダー内温度を下げることが出来る。これでガソリン・ターボが苦手としてきた低回転域のトルクが大幅に向上する。「掃気」に着目して実行したのは、マツダだけじゃないかと思う。

因みに、このエンジンの最大トルクは420N・m(42.8kgf・m)/2000rpmで、同社の2200ccのディーゼルエンジン(2ステージ・ターボ付き)とピッタリ一緒。ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの特性の違いはあるが、持てるトルク感は想像がつく。トルク性能を示すグラフが下の写真だ。

1000rpmで200N・m以上あるから、ターボ・ラグは、事実上、感じない。

低回転高負荷域から190km/hの回転域まで理論空燃比(ストイキオメトリー、通称ストイキ:ガソリン1gを燃焼させるには空気14.7gが必要で、完全燃焼させる燃料と空気の重量比)で燃焼させているから、燃費は保証付きの様なもんだ。圧縮比が10.5と高めで、レギュラーガソリンOKでストイキでノッキングしないのは驚きだ。

1620rpmになると黄色いバルブが開き、排ガスが両方の通路を通るが、十分な排ガス通路面積が確保できるから、大型ターボ並みの使い方が出来る。A/Rが大きい、高回転型ターボを使っているようなもので、よく使われる可変ジオメトリーターボ(VGターボ)と比べて20~25%のトルク向上が実現できたと言う。太い方の排気ガスの通り道が、微妙な円弧を描いている。これだけ太ければ、回転が上がって排ガスの量が増えても、糞詰まりにはならない。

このガソリン・ターボエンジンのもうひとつの特徴は、最高出力が5000rpmで最大になり、それ以上の回転域では、最高出力をジワ~ッと下げていることだ。理由は「5000rpm以上まで回すことは滅多に無いから必要無いし、燃料が無駄なだけ」ということのようだ。最高出力はレギュラーガソリンで169kw(230PS)/5000rpm、ハイオクガソリンの場合は186kw(253PS)/5000rpm。レギュラーで十分で、文句が出る数値ではない。

更にもうひとつの特徴は「クールドEGR」だ。EGRは排ガスの一部をエンジンに再循環して、トコトン燃やそうという発想だが、エンジンから出ですぐの排ガスをエンジンに戻したら、シリンダー内の温度が上がってしまう。そこで、クールドEGRを採用した。エンジンから出てターボに入るまでの排ガスの一部を水冷式EGRクーラーで冷やしてエンジンに戻す。これでシリンダー内の温度上昇は防げる。

他社のダウンサイジングターボもEGRを使ってはいるが、ノッキング発生を防ぐ為に燃料を増量して噴射したり、点火時期を遅らせているから、燃費は悪くなるは、パワーは頭打ちになるは、で、期待した出力が出ないと感じるからアクセルを深く踏み続け、余計に燃費を悪化させるという悪循環に陥っているが、このエンジンでは、そういうことにはならない。高回転までリニアに加速を続けるはずだ。

燃焼室に残留する熱い排ガスは、先に出た排ガスの脈流でサッと引張り出してしまって温度上昇を抑え、加えて冷やした排ガスをエンジンに再循環させて、燃える物はトコトン燃やしてしまおうという考え方で、燃焼を知り尽くしていないと出来ない技だろう。この辺でも、マツダのガソリン・ターボは抜きん出ている。

クルマの性能や完成度はエンジンだけで決まるものではない。ミッション・サスペンションといったデバイス、ボディ剛性やエンジンの搭載位置など、関与するものは多岐にわたる。同じエンジンでも、搭載車種によってトルク特性を変える場合もあるし、荷重分布に満足な結果が出なければ搭載しない場合もある。FFを基本とするエンジン+ミッションは横積みだから、車体幅で制限を受ける。なににでも積めばいいってものじゃない。

が、日本向けにも出してほしいのが本音だ。ここまで考え抜かれたエンジンは、所有するだけでも満足かも・・・。CX-9のサイズは全長:5065mm、全幅:1930mm、全高:1728mmと大柄で、ホイールベースに至っては2870mmだ。日本の道路・住宅事情に合うか?ということになれば、購入できるのは住居スペースに恵まれた人に集約するかも。
Posted at 2016/11/27 19:39:38 | コメント(0) | トラックバック(0) | 情報 | クルマ
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