日産VCRエンジン

Monologue76 　2005.3.6

　日産が可変圧縮比エンジンを発表したのだそうだ。
　詳しい情報がないので正確な可変化機構はわからないのだが、コンロッドとクランクの間にもう一つのリンクを入れてるのだとか。なんとなく想像はつく。
　というのはこの手の発想は内燃機関としてのピストンエンジンの発生と同時にいろいろ考えられているからで、それらの資料は今はWebで一歩も動かずに探し当てることができるからだ。いろんな物事の歴史をみれば、新たな発明・発見はほとんど黎明期になされており、それ以降での新発明は極めて少く、ほとんど無いに等しい。
　だからといって、卑下してるのではない。実際に形にして発表までこぎつけた努力はすばらしいことだ。まだ研究発表レベルなのでなんとも言えないが、この手のギミック的なものが100年の時間をかけて改良されつくした現代のエンジンと比較できるレベルに達しているのであればそれはもう賞賛に値することだろう。

　圧縮比とは、
　圧縮比＝行程容積÷燃焼室容積　+1
　で算出される無単位の指数で、これまでのガソリンエンジンではこの値が高いほど、エンジンの出力特性が良くなる。が、上げ過ぎるとノッキングを起こして壊れる。
　ピストンエンジンで圧縮比を変えるには、理論的にはいつか方法がある。
　上記の式を見れば判る通り、圧縮比を変えるということは、行程容積もしくは燃焼室容積、あるいはその両方を変化させるということだ。
　日産が今回発表したものはクランクに機構を仕込んで行程、すなわちピストンのストロークを変化させるものらしく、下死点位置か上死点位置、もしくはその両方が変わるということだ。
　下死点の変化は行程容積の変化だけだ。計算式の分子がかわるだけだから１mm変化しても大きな変化にはならない。ということはコントロールしやすいが、劇的は変化は見込めない。それに制御機構も多少ルーズでも問題がない。
　一方、上死点位置の変化は行程容積と燃焼室容積を同時に変化させる。行程容積の減少分が燃焼室容積になるというわけ。こちらは分母である燃焼室容積が変化するので１mmの変化は大きく影響するし、微妙な制御も必要になる。
　しかも、上死点位置の変化は燃焼に対する影響が大きい。ピストンが最大高まで上がらないことでスキッシュは弱くなり、燃焼室容積が大きくなることで、火炎伝播距離が伸び、表面積が増えることで熱効率も落ちる。
　その他いろいろと考えられることはあるし、それぞれがメリットになったりデメリットになったりするし課題として詰めることは膨大にあるが、日産のことだから上死点位置を変えることを選んでいるんじゃないだろうか？
　研究に対しては悪いことではないと思うし、BMWの可変バルブストローク機構によるスロットルレス化のように商用展開にまでたどり着いて欲しいものだ。


その後、詳細情報が入った。やはり上死点位置を変化させていて、可変範囲は圧縮比14〜8だそうだ。ターボエンジンでは特に有効だと思うが基本的に最大出力を上げる技術ではなく、ターボラグの減少、燃費向上など広い運転領域の特性向上のためのものだろう。ただし、それによってエンジンの小型化ができれば車としての性能はまた一段向上することになるだろう。

＃機構の動作図等探していますが、一般公開されていないようです。どなたか情報があれば御一報ください。