燃費について一考。(エンジンの運転効率について)

こんばんは。あにです。

今日は来日した零戦を見に、地元所沢の航空発祥記念館へ行ってきました！
そちらでのフォトはこちらをご覧下さい。
(飛行機ってよりエンジンばっか撮影してしまった…)

今日の話題はそのことでは無く、ちょっと「燃費」について考えてみました。
僕は語れる程の経験など積んでませんので、理論的な話をベースにいきます。
(実際の燃費に関わる要因は色々ですからね！)

参照するのは内燃機関に関するお勉強サイト Eine bequeme Reise よりエンジン特性と車両走行燃費，吸気管負圧と燃料消費のページです。

こちらの2つ目の小見出し、「燃料消費率等高線」が非常に参考になります。
この“Fuel Consumption Contour”のグラフに注目。横軸はEngine Speed[rpm]なのでエンジン回転数。縦軸のBMEP [MPa]という工学的な用語が用いられていますが、要はトルクを変換したものなのでこの図はトルク曲線と考えて差し支えありません。
対象としているエンジンはOpelのC20XEというもので、Wikipediaによると、1990年代前半のカリブラやベクトラに搭載されていたらしい2Lの直4です。

もうちょっと図の説明を続けます。
図の上方の濃い青色のラインがWOT(絞り弁全開)での軸トルクなのでよく見る「アクセル全開でのトルク曲線」になります。
これより下方は部分負荷の領域なので、アクセル全開で無い場合はこの範囲で運転されます。なので、普段はこの領域で運転している訳ですね。
図には「燃料消費率[g/kWh]」を示す等高線が描かれています。「1時間＆1キロワット当たりの燃料消費量[g]」となりますので、これが小さいほど「発生するエネルギー当たりの燃料消費量が少ない」＝「高効率」だと言えます。

図によると、燃料消費量が最も小さくなるのは「エンジン回転数3,000～3,500rpmでトルクが全開時の80～90%の領域」で、その際の燃料消費率が240g/kWhとなります。
このエンジンの最大トルク発生回転数が4,500rpm程度なので、大雑把ですが「最大トルク発生回転数の70～80%」で「アクセル開度80～90%」が最も高効率にエンジンを運転出来る領域ということになりますね。

僕のロードスターのエンジン(BP-ZE 1.8L)は同じ直4・NAで最大トルク発生回転数は5,000rpmです。以上の図と同じような「燃料消費率等高線」を描くとすれば、大体3,500rpm辺りが最も高効率な領域です。意外と高いですね。

「3,500rpm付近」で「アクセル開度80～90%」ともなれば、公道の速度域ならクルマは加速します。
ですので以上に書いたのは加速時の話なのですが、案外これくらい踏んで回してもエンジンの効率は落ちない…どころか向上します。
とは言え「回した方が燃費は向上するのか？」と問われれば、燃費は距離ベースで考えるべきなので、これだけでは確かなことは判りません。
ただ、アクセル開けてしっかり負荷を掛ければ、このくらいクイックに加速しても効率的には何ら問題無いことが判りますね(＾＾ゞ

なお、トルクコンバータ装備のATなどでは「トルコンのスリップロス」を勘案しないといけないのでクイックに加速すると全体で見た効率は低下します。なので、「回しても効率は落ちない」というのはMTの特権と言えるかも知れません。

結局、判らないことだらけのお話ではありますが(笑)、エコドライブの一助となれば幸いです。