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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)。タイトル画像はMOBY様から、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。併せて、解釈の間違いを修正しました。


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。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。

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する。排気バルブやその周辺が結構アブナイ。そ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と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。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燃料が気化する気化熱で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(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。「燃焼室に排ガスが残るのは当たり前。が、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。本来なら4-2-1、かつ等長にしたいところだが、排気マニフォールドが長くなって排気ガスが冷え、ターボを思う様に駆動できないし、触媒も効きにくくなる。第一、そんなスペースはエンジンルームには無い。

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羽根車(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・ラグは無いと思う。

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、最高出力を維持させていることだ。なお、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)。レギュラーで十分で文句が出る数値ではない。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、通称ストイキと言い、ガソリン1gを燃焼させるには空気14.7gが必要。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、排気ガスの脈動(正圧と負圧が交互に発生すること)で他の気筒の排ガスが引張り出される効果、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、高回転型ターボと同じ)という意味があり、よく使われる可変ジオメオリーターボ(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。過給圧の上限は、普通にウェイストゲートバルブを付けて排ガスをバイパスさせることで制御している。もちろん、電子制御で、出来るだけ広い回転域で高トルクを出すように制御されている。

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、ディーゼルエンジンで培ったクールド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を水冷式EGRクーラーで冷やしてエンジンに戻す。さっきも書いたように、ガソリン・ターボエンジンの大敵はノッキングだ。従来のダウンサイジングターボもEGRしているが、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。これでは燃費は悪くなるは、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踏み続け、余計に燃費を悪化させる。

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、時代の要請に合っているが、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。

蛇足だが、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・・・。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。

アクセラにでも載せて、MPSを復活させてくれないかなあ・・・。
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
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-5」(修正版)。 ロサンゼルスモーターショー16に、新型CX-5が出品されている。発売は年明けになるが、意外だったのは「アメリカでディーゼルエンジン搭載車を出す」と発表したことだ。

アメリカ相手となると日欧とは事情が違ってくる。規制値が日本の半分。燃料噴射のタイミングと量で規制値内に入れるのか、後処理装置を付けるのか定かではないが「さすが、マツダだなあ」というのが率直な感想だ←本日付、東洋経済ON LINEに「マツダは今回、規制をクリアするための排ガス浄化装置を低コストに抑えることに成功。」とあるから、何をやっているか、楽しみだ。


アメリカの窒素酸化物(以下:NOx)の規制値は、日本やヨーロッパより、はるかに厳しい。

具体的には走行1kmあたり0.044gで、ヨーロッパのユーロ6規制や日本の規制値の0.08gの約半分しか出したらダメという厳しさだ。

例のフォルクス・ワーゲンの不正以来、ディーゼルエンジン搭載のクルマが出すNOxに各国が神経質になっている中、不正をされたアメリカにディーゼルを送り込むマツダは、相当な自信を持っているものと推察できる。

国土交通省と環境省が実走で測定したNOxのデータは、これだ(クリックで拡大表示)。

赤い点線が規制値だが、マツダは走行条件に関わらず規制値内に入っている。一部、高速で1.1倍と1.3倍というのがあったそうだが、測定誤差の範囲と解釈して差し支えなかろう。

CX-5の都市内(市街地)復路と都市間(郊外)往・復路の走行では、型式認証試験時の台上測定値をも下回っている。

台上より実走の方が成績が良いクルマなんて、出会ったことが無い。デミオとて同様で重かろうが軽かろうが規制値内だ。

台上試験のイメージは下の写真。明電舎が制作されたものを拝借している。

駆動輪が回すローラーに、あらかじめメーカーから提出されている走行抵抗値に相当するブレーキを掛けて道路上の走行を再現させる方法で、排ガスと燃費を測定する。燃費は、消費した燃料の量を測るのではなく、排ガスの成分を分析して、消費した燃料の量を逆算する(http://www.ataj.or.jp/technology/carbon_balance.html参照)。

日産・エクストレイルと三菱・デリカD5が台上測定で規制値を上回っているが「ドライバーを交代させたら規制値内に入った」と注意書きに書かれている。ヘタクソだっただけなのかも知れないが、NOxの排出は、ドライバーの運転の仕方にデリケートに反映するという事でもある。それにしても、トヨタ・ハイエースが突出して排出が多いのには、呆れかえってモノが言えぬ。貨物だから規制値が緩いことに便乗したんと、ちゃうやろな?

輸入車勢ではベンツがNG、BMWは、かろうじて規制値内に入ったと、見た記憶がある。

現状の法律では、台上試験にパスして型式を認証されればいいので、NOxをまき散らして公道を走行しても違法ではない。が、企業倫理の観点から見ると問題有だと思う。

もちろん、クルマが排出する排ガスの成分はNOxだけではないが、クリーン・ディーゼルエンジン搭載車の排ガスはガソリンエンジン搭載車より、きれいだと言われる。

一般的な感覚としては逆なんでは?バスやトラックのエンジンのイメージが頭に浮かぶから、そうなるんだろうが、音がうるさくて、臭くて黒い煙を吐いて、ゆっくりしか加速しないアレでしょ?みたいな。

クリーン・ディーゼルは、すべてを反対に考える必要がある。この際、ディーゼルという呼び名自体を変えたら?と思えるぐらいだ。バスやトラックの大型ディーゼルも、クリーン・ディーゼルは発売されているが、入れ替え期間が長いから、なかなか置き換わらないのが実情だ。

じゃあ、比較してみようということで、手持ちの新型アテンザの環境仕様書を見てみると・・・。
光化学スモッグや酸性雨の原因になるNOxはガソリンエンジン搭載車が0.013g/kmに対してディーゼルエンジン搭載車は0.08g/kmで、ガソリンエンジンが優位だ。

が、一歩間違えると一発であの世行きの一酸化炭素(CO)はガソリンが1.15g/kmに対してディーゼルは0.63g/kmで、大雑把に書けばガソリンエンジンの半分ちょっとだ。

JC08モードの燃費は、アテンザの場合、ガソリン車で一番良いのが17.4km/L(2000cc 20S PROACTIVE)、ディーゼル車は22.4km/L(2200cc XD PROACTIVE)だ。排気量ではディーゼルが不利なのに、燃費はターボで過給しているディーゼルの方が良い。しかも、ガソリン車の重量は1440kgでディーゼル車は1510kg。その差70kgで大人ひとり分、ディーゼルが重いのに、燃費は良い。ということはCOの排出は燃費がいい分に比例して少ないし、COの排出量も少ない。どう見たって、ディーゼルが優位だと解る。

因みにJC08モードのパターンは

以前の10・15モードよりは実走行に近づけたとはいうものの、公道上をこのパターンで走れば、最初の200秒だけでも周囲のクルマに「邪魔になって仕方がない」という走行になる。が、なにか目安がないと何事も比較が出来ない。ただ、カタログのJC08モードの燃費値と実燃費が大きく違う(実走行の方が悪い)ということは続いたまんまだ。が、運転の仕方は、同じ道路環境でも人によって違うから、差異は出るのは止むを得ない。

クルマが走っていない状態での重量面ではガソリン車が優位だが、走行させると重いディーゼル車の方が総合的には環境面では優位だということになる。

COとNOxの関係は、トレードオフだと言われ続けてきた。COを下げようとするとNOxが増えるし、NOxを下げようとすればCOが増えるというのが常識論だったが、マツダが覆した。工夫すれば、両方とも下がるのだ(実際にはCOを上げずにNOxを下げた)。

2200cc XD PROACTIVEの最大トルクは420N・m/2000rpmだ。ガソリンエンジンで、これだけのトルクを出すなら、排気量は4000cc超級、ターボを付けて過給するとしても3000ccは必要な上に2000rpmで高トルクを出すのは、相当の工夫が要る。当然、燃費は悪くなるし、COの排出量は、排気量増加分、多くなる勘定になる。唯一の例外はマツダのCX-9に積んでいるガソリン・ターボ。

別にディーゼルを擁護しているわけではないが、「行列のできるトラック相談所」というサイトに「軽油とは、(途中略)ガソリンを作るために原油が製油所で蒸留分離や精製がなされる過程で副産物的に生成される一連の石油製品の ことなんです」とある。ディーゼルエンジンの燃料の軽油は、原油からガソリンを作る過程で勝手に出来てしまうものでガソリンが必要な限り出来てしまうから、副産物を有効活用しているとも言える。それでも余るから輸出している。

じゃあ、地球温暖化を促進している二酸化炭素(CO)はどうなんだよ、という話になれば、クルマの材料を生産する過程、クルマ自体を生産する過程でも発生するから、総量で判別すべきという意見が多いが、あえて無理矢理、エンジン単体で比較するなら、燃費が悪いガソリンエンジンの方が計算上も実際も、排出総量は多い。

アテンザ・ディーゼルターボのCO排出量は117~131g/km、CX-5は119~132g/kmだ。

アテンザ・ガソリンエンジンの資料が手元に無いので他社のデータになってしまうが、メルセデス・ベンツ「SLK250d」は2200cc直4ディーゼル(ツイン・ターボ2015年モデル)でCOの排出量が114~123g/kmなのに対して、2リットル直4ガソリンエンジンの「SLK200」は142~154g/km。この比較でディーゼル・ターボエンジンの方がガソリンエンジンより有利という事は解る。

他のメーカーのディーゼルエンジン搭載車は軒並み規制値を超えているのに、なんでマツダだけがNOxの排出量が少ないんだろうと・・・と思ってマツダの技報を見ると、空気中の窒素と酸素が結合する前に、酸素を出来るだけ燃料の燃焼で使ってしまうのと、窒素と酸素が結合しにくい環境を構築している。縦渦になっている吸気に、メイン噴射の前に燃料を少量噴射しているのが火種になって、功を奏していると理解できる。煤(粒子状物質)はフィルターでキャッチして、頃合を見計らって排ガスの温度を上げて焼却するのは、どこも同じだ。

以前、NHKでマツダの開発を記録した番組が放送されたが、燃焼を可視化して研究し尽くしている。尿素水を使った後処理装置(あとしょりそうち)無しで規制値をクリアし、公道上でも規制値を超えないのには恐れ入る。

将来、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンが融合するかも。

Posted at 2016/11/27 20:23:26 | コメント(0) | トラックバック(0) | 資料 | クルマ
2016年11月06日 イイね!
ストラットタワーバーに始まって静粛性向上にハマってしまっている内に、2016年の予算が枯渇してしまった・・・・・。

幸か不幸か、寒くなってきたから、これ以上の作業は来春に持ち越しで、今年は店じまい。

ただ、何事にも例外はある。
Posted at 2016/11/06 17:53:43 | コメント(0) | トラックバック(0) | 買い物 | クルマ
2016年11月01日 イイね!
最近、推敲したブログを投稿したら、順番が入れ替わって新たに投稿したようになることがあったが、編集画面の下の方の「下書きとして保存」にチェックを入れたままアップし、再度推敲してチェックを外すと、新規に投稿したようになる・・・。

そう言えば「他人には見えない」という意味の赤い字の注意書きがあった。下書きの意味を取り違えていた。そんなこと知らなかったのは、オレだけか・・・?

「※下書きとして保存するとタグとトラックバックは保存されません。」って出てるが、意味不明だった。
Posted at 2016/11/02 00:08:46 | コメント(0) | トラックバック(0) | 修整情報 | その他
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#緑色のクルマ 突然ですが、緑色のイメージのクルマっていうと何を思い浮かべますか?免許取って最初に買った中古車。」
何シテル?   11/30 05:57
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