ミラーサイクルエンジンとは

ブラジャーのカップの謎で息抜きをしたので、また少し専門的な話なんぞを書いてみます（＾＾；

ミラーサイクルが実現されると騒がれたのは、既に１０年以上前の１９９３年、マツダのユーノス８００の発売でした。

このユーノス８００は、2.5L を 2.3L に縮小したにも関わらず、220ps と 30kg のトルクを出し、デザインも素晴らしかった事から、北米ではBMW325を抑えて人気投票の一位に輝きました。


これは、石川島播磨重工と共同開発した、全域2kg/cm^2の加給圧を実現したリショルムコンプレッサーを搭載して、2254ccのV6エンジンで圧縮比7.6、膨張比10.0において、最高出力162kW/5500rpm、最大トルク294Nm/3500rpmを発揮しました。

しかし、スロットルバルブが残ったためポンピングロスが低減できず、過給圧制御もプレッシャーリリーフバルブを使うなど、中途半端なエンジンと言わざるを得ないものでしたが、それでも自動車史の１ページに残る画期的な成果でした。


今では、名前も聞かなくなり消えてしまったと思っている人もいるようですが、プリウスやエスティマハイブリットなどもアトキンソンサイクルと言っていますが、実際はミラーサイクルですし、ＢＭＷのバルブトロニックも遅閉じミラーサイクルによって燃費を稼いでいると言えます。


そもそもミラーサイクルとは何か？と言う話ですが、一言で言えば「圧縮比よりも膨張比を大きくしたエンジン」です。


ミラーサイクルエンジンの原型は、英国ジェームズ・アトキンソン（James Atokinson）が提唱した熱サイクルで、圧縮行程よりも膨張行程を長くしたものです。

これを実現するエンジンは、圧縮と膨張のストロークを変化させるために、複雑な機構を持ち、高速回転化による高出力が難しかったので、次第に忘れ去られました。

この後、北米ノルドバーグで天然ガス技術者をしていた、ミラー（R.H.Miller）が、発電負荷の急変に対応する出力調整機構として、吸気バルブ閉じ時期可変式を思いつきました。

この、吸気バルブの開閉時期を調整することが、熱効率向上に効果的なアトキンソンサイクルを、簡便な構造で実現する方法だったのです。


この吸気バルブの開閉タイミングを調整するシステム（ミラーサイクル）として、ミラーエンジンとして知られるようになりました。
正確には、アトキンソンサイクルミラーシステムエンジンと言いますが、長ったらしいので略してミラーサイクルと呼ばれています。


ミラーサイクルエンジンは、ピストンが下死点から少し圧縮行程に入った時に吸気バルブを閉じる遅閉じミラーサイクルと、吸気行程で下死点に達する前に吸気バルブを閉じる早閉じミラーサイクルがありますが、遅閉じミラーサイクルが一般的です。


ＶＶＴと言われるような、可変バルブタイミング機構でも、吸気弁を下死点や上死点から遅れた所で閉じていますが、これは慣性吸気を有効に利用するためや、高速回転化のためで、基本は下死点で閉じて排気量一杯に吸入することで、ミラーサイクルに比べて小さなズレです。


このミラーサイクルエンジンは、熱効率が高く、エネルギーを有効に使えるという特徴を持っている反面、吸入する空気が少なくなるのと、一度吸い込んだ空気を吸気管側に吐き戻すので、新気の温度上昇が避けられず、高出力が得にくいという欠点を持っています。

そのため、ミラーサイクルエンジンの多くは過給機（ターボチャージャーやリショルムコンプレッサー）と組合わせて使用されます。


マツダで採用した物は、冒頭に書いたように、I.H.I製の高性能リショルムコンプレッサと組み合わされ、その凄い加給圧のため、RX-7 で採用したボンネット上のインタークーラーへのエアスクープは全然役立たず、ラジエーターやクーラーコンデンサーと並べて、左右のエアインテークにインタークーラー配置しなければ、ノッキングが抑えられないほどのものでした。


トヨタは、相変わらずちゃっかりと美味しいところを持って行ったわけですが、ミラーサイクルと言うのを嫌い、アトキンソンサイクルと言っていますが、やっている事はミラーサイクルです。

プリウスでは、発進、加速時のトルクをエンジンよりも電動モータに負わせることで、トルクの弱い過給器無しのミラーサイクルエンジンを上手く実用化しています。


他に、BMWのバルブトロニックエンジンが、スロットルバルブを廃止することによる、ポンピングロスの低減で効率が上がっていると説明していますが、バルブトロニックのバルブリフトの制御はそれほど精密に制御できておらず、遅閉じミラーサイクルにして燃費を稼いでいると私は思っています。

と言うことは、バルブトロニックではスロットルバルブが無いので、ここにI.H.Iからリショルムコンプレッサーを買って、上手く制御すればかなり効率の良いエンジンを作れるはずなんですが、どうなんでしょうかね（＾＾）