胡説八道のブログ一覧

上がっていく一方で、このまま高値安定してしまうのではないかとすら思われるガソリン価格。こうも急激に値段が上がっていくと、我々消費者としてはどうする事もできないですよね。政府は暫定税率のせいであまり気味になっている税金を使って高速道路の（限定的な）利用料金の引き下げを計っているなどとアホな対応をしているし、『一度手にした税金の入手先は死んでも離しません』っていう魂胆が見え見えです。

さてそんな状況ですから我々はガソリンの無駄遣いを如何にして無くすかを考えないとなりませんが、巷にはいろいろな情報が出回ってます。おぉっ、これは効果ありそうだぞ !!　ってのから眉に唾付けながら聞いたほうがよさそうなのまで。

そんな中でワタクシ、気になる情報を見つけました。



バネ下重量の低減は車両本体の軽量化よりも何倍も効果的、って話を聞いた事のある方も多いと思います。僕も耳にした事がありますし、また「イヤそれは路面追従性の事をいっているんであって、それ以外（燃費向上とか）にはそんな効くワケでもないから」って話も聞いた事もあるくらいです。

そのバネ下重量と燃費の関係をきちんと調べるという事をおこなった団体があります。ホイールなどを製造している RAYS という会社です。

RAYS は Prius 専用に CE28 ECO DRIVE というホイールを開発、これは Prius 純正ホイールより、

　16 X 6J において、1 本あたり 2.5 kg（7.4 kg → 4.9 kg）
　15 X 6J において、1 本あたり 2.2 kg（6.8 kg → 4.6 kg）

ほど軽量になっています。

細かい条件が書いていないのでどっちのホイールを使ったのかが分からないのですが、バネ下重量において 9 kg ほど軽量化された Prius を用いて第三者機関に 10・15 モード燃費を測定したもらったところ、3% ほどの燃費向上が見られたそうです。Prius のカタログ上の 10・15 モード燃費は 35.5 km/L ですから、1.065 km/L の燃費向上が見られたということになります。

この数字を大きいと見るか、小さいと見るかはヒトによると思いますが、ちなみに今年の夏ワタクシがアクセラの屋根に取り付けたボルテックスジェネレーターが燃費向上に貢献した数字は（実燃費）1.3% 程度です。

費用対効果を考えたら、今すぐホイールを買い換えるなんて事をしても却ってお金が出て行くだけですが、何かの際にホイールを買えようと思った時に、軽量なものを優先させる事で燃費向上につなげる事ができるという情報が手に入ったと思えばいいのかもしれません。

昨日フォトギャラリーに up した HINO SCANIA トラクターなんですけど、その場で説明を聞いていた際「このクルマはターボを付けたので排気量を 13,000 cc に抑えることができたんですよ」という言葉を、そのまま「ターボチャージャーを搭載した」と思い込んでました。

で、夜に調べ直してみたらなんかターボチャージャーとは別に ターボコンパウンド という機構が搭載されているじゃないですか。

何ですのん、これ？

そう思ってちょっと調べてみたんで、この場でご報告。

ターボコンパウンドとは、

内燃機関の出力を増加させる装置の一つ。
エンジンの排気でタービンを回転させ、その出力を、ギヤや流体継手などを通じてクランクシャフトに伝える。
本来捨てているものだった排気から直接動力に変換するので、（タービンの排気抵抗を除けば）燃費を悪化させること無く出力の向上を図ることが出来る。
また大変に効率がよく、ターボチャージャーを通過した後の減速した排気からでも、ある程度の出力を得ることが出来る。
空気を圧縮する装置ではないので、過給器には属さない。

という説明が wikipedia にあります。

コンパウンド（Compound）とは混合とか合成といった意味で、燃料を燃やしてできる力と、排気で回したタービンの力を合わせる事から付けられています。これは広義の意味でいうハイブリッドエンジンになります。

排気ガスで回すタービンの回転を多段減速ギアと流体継手でクランクシャフトを回転させる力の一部として戻してあげるワケで、今まで捨てていた、というか利用できなかったエネルギーを使えるようにできるシステムです。ただ、これは特に新しい技術というワケではないようです。航空機ではダグラス DC-7 やロッキードコンステレーションなどのエンジンにこの技術が用いられております。

さてこのシステム、エネルギーの再利用という観点から、どれくらいの効率が考えられるのかというと、とある論文に書かれている数字を丸写ししますが、ボア x ストローク 135 x 150 mm のシリンダを 6 つ持つディーゼルエンジン（およそ 21,450 cc）で、

ターボチャージャーのみの場合、最高出力 294 kw/2,300 rpm、最大トルク 15.0 Nm

であったものが、ターボコンパウンドを取り付けた事によって

最高出力 353 kw/2,000 rpm、最大トルク 19.5 Nm

と、それぞれ 20% および 30% の出力アップとなったそうです。
ターボコンパウンドによって回収されたエネルギーは軸出力の 9%、このうち 3% が排圧の上昇などでレシプロ部で失われるため、6% がエネルギーとして回収できた事になります。

このエネルギー回収率、少ないと思います？
元々内燃機関は熱効率はあまり高くなく、このターボコンパウンド搭載エンジンで得られる熱効率は 41% です。そのうちの 6% がこのターボコンパウンド機構で得られるものですから、その割合は 6/41 x 100(%) = 14.6% となります。

この機構を搭載するだけで 1.5 割増しというと、かなりなものだと思います。

もっとも、燃費改善という観点からは最大でも 1.5% 程度しか改善されないという意見もありますが。

この技術、出力の大きいエンジンであればある程回収できるエネルギーも大きいので、航空機、大型船舶、大型トラックなどでこれからも採用される技術だという事です。

メルセデス・ベンツがディーゼオットーと名付けた新しいエンジンの開発をおこなっているそうです。
ディーゼオットーというのはディーゼルエンジンを発明した「ディーゼル」さんとガソリンエンジンを発明した「オットー」さんの名前を合わせたもので、ディーゼルエンジンの技術をてんこ盛りにしたガソリンエンジンらしいです。高回転域では従来のガソリンエンジンのようにスパークプラグを用いて着火しますが、低回転域では圧縮を高めてディーゼルのように自然着火させるそうで（その他にもいろいろありますけど）、燃費の向上と二酸化窒素排出量の低減につながったようです。4 気筒 1.8 L で最高出力 238 ps、最大トルク 400 Nm という高出力と、100 km あたりのガソリン消費量 6 L 未満（都市部、高速の混合走行、日本式にいうところの 16.7 km/L）という低燃費を実現させたんだそうな。




そうかと思えば、全く新しい形式のエンジンが開発されているという話もあります。ネヴィスエンジンカンパニーという、イギリスとイタリアに拠点を置く会社が、従来とは全く形状の異なるエンジンの実用化を試みているそうな。

ネヴィスとは、New Exhaust Valve & Intake System の頭文字を取ったものだそうです。このエンジン、燃料の完全な燃焼が見込まれるそうで、従来のエンジンと較べ燃費は 2 倍になるとか。またガソリン、ディーゼル、バイオ燃料、水素と、燃料の種類を問わないそうです。
現在開発は第二段階だそうですが、排気量１L、2 シリンダーのネヴィスエンジンの最高出力は理論値で 250 ps (2000 rpm) だそうで、従来のエンジンではとても到達できない数字です。しかもその際のエンジン重量はわずか 80 kg。

単なる大ボラ吹きじゃないかと疑うヒトもおりましょうが、欧州と米国では既に特許取得済み、イタリア政府からの資金援助も受けているそうで、これがホラだったら天才的なホラ吹きですね www


ってなワケで、エンジンはこれからまだまだ開発されていくのでは？　というお話でした。

前々回、前回に引き続き、空力の話です。

前回フロント、サイド、リア（下側）のスポイラーの話を書きましたが、話の流れからすると当然次はリア（上側）のスポイラーになりますね。

その前に言葉の定義をハッキリさせておこうと思います。ヒトによって使い方が異なっているみたいなんですけど、僕はリア上側についている空力デバイスについて、「スポイラー」と呼ぶものは『主に整流効果を狙ったもの』、「ウイング」と呼ぶものは『ダウンフォース獲得を狙ったもの』と使い分けます。

さてリア上側の空力デバイスを考えないとならない理由です。クルマは空気を押しのけて走っているワケですが、押しのけられた空気は車体に沿って後ろ側に流れていきます。そしてクルマの一番後ろまで来てしまった空気はその後どうなるかというと、空気が押しのけられ希薄になった空間に、渦を巻くようにして流れ込みます。

この渦をカルマン渦と呼びます。

この言葉、大事です、試験に出ます。

カルマン渦を実際に見てみたいと思ったら、今晩お風呂に入る時に次のような事をしてみましょう。

まず湯船の中で掌を指を伸ばした状態でまっすぐ立て、ちょうど指の付け根くらいまでがお湯の外になるようにします。

続いて掌を立てた状態のままで、掌側、あるいは手の甲側に動かしてみましょう。

指の付け根あたりで、お湯が渦を巻くのが見られると思います。それがカルマン渦です。

カルマン渦がクルマの走行にどんな影響を及ぼすかって？

レースの場面で、ジェットストリーム スリップストリームという走法を見た、あるいは耳にしたヒトは多いと思います。あれは前走車の作ったカルマン渦（が起きる原因となる空気が希薄な空間）に後ろのクルマが引き込まれる事で成り立つ走法です。ですからカルマン渦がなくなれば後ろのクルマは有利な点がなくなるわけで後ろに付かれても一安心……


いや、そうじゃなくて ww




空気が希薄な空間に引き込まれるのは後ろのクルマだけではありません。その空間を作った自車も引き込まれているのです。前に進んでいるクルマに後ろへ引き込む力が働いている、つまりその分余計なチカラを使わなければならない事になります。これはエネルギーの無駄遣いですね。

あと、風切り音もカルマン渦ができる事が原因といわれてます。

カルマン渦を発生させないような車体を作ればこの問題は解決するのですけれど、本気でそうしようと思ったら車体を潜水艦のボディ（涙滴型）のようにしないとなりません。最高速チャレンジとか燃費競争用の車体ならともかく、市販車でその形を取る事は事実上無理と思われます。

ですから考え方をちょっと変え、発生するカルマン渦の影響を少しでも減らすような工夫をしようと思うわけです。



そこでリアのスポイラーですよ。


セダンタイプに見られるトランク上のスポイラーは、車体後端まで来て渦を巻こうとする空気を車体から引きはがし、まっすぐ後ろへ流してやる事で発生するカルマン渦を小さくしようという考え方です。ダウンフォースを獲得しようという意図のウイングとは考え方、および形状が異なります。

特に僕が乗っているアクセラを初めとする FF のクルマで、後輪に必要以上の荷重をかける意味、ないでしょ。後輪にかかる荷重を増やしたら、相対的に前輪にかかる荷重が減る、つまりトラクションがかかりにくくなります。

これが例えば車体の中央（もしくはそれより前）にウイングを設置するなら意味はあるかも知れません。ですけどその位置にウイングを設置したら改造申請をしないと公道は走れないんじゃないかな。

第一カッコわるいでしょ www



一方ハッチバックタイプのクルマの場合です。ほとんどのハッチバックタイプのクルマにはリアウインドウにワイパーが付いてますよね（確か先代シビック type R には付いてなかった気が）。あれは豪華装備ではなく、必要なんです。車体の後ろで発生したカルマン渦が雨粒やはねた泥を巻き込み、リアウインドウを汚すからです。
これを防ぐため、ハッチバックタイプのクルマには、ルーフスポイラーとかテールゲートスポイラーとか呼ばれる、庇みたいな形のパーツを付けます。これによって巻き込まれる空気が後ろへ流され、スポイラーの後端で小さなカルマン渦が作られます。意図的に作られた小さなカルマン渦によって大きなカルマン渦ができにくくなるワケです。

こうしてリア側で空気をきれいに流してあげると、その分前からの空気の流れもよくなり、車体前部、それに連れられて車体下部の空気の流れもよくなるというおまけ付きです。

カルマン渦といえば、フロントのスポイラーの下部分、エアダムと呼ばれる部分でもカルマン渦を発生させています。ココにカルマン渦を発生させる事で車体を下に引き込み、ダウンフォースを得ているワケです。


最近グランドエフェクターという車体下部に取り付ける空力パーツが出てますけど、あれも名前のとおりにグランドエフェクトを利用しているとは思いがたいんですけど（車高が高すぎる）、カルマン渦を発生させてダウンフォースを得ているとすれば分からないでもないです。




さて、三日間に渡った空力の話、ぢつは前フリです。







(；･`д･´)な、なんだってー！！(`･д´･(`･д´･；)

と思ったアナタ、明日のブログは見逃せませんよっ !!　<ぉぃ

昨日に引き続き、空力の話です。

自動車関連の業界で一番シビアに空力を考えているのは、何といってもレース業界でしょう。空気抵抗を如何に減らすかに神経をすり減らしているといっても過言ではありません。例えば F1 のカテゴリでパッケージングに失敗するとほぼ確実に一年を棒に振ります。そんなチーム、いくつも見てるでしょ。今年も少なくとも 1 チームそういう所ありますし ww

しかしあの業界においても空力は行く所まで行き着いたわけではないようです。時代によっておおよそのカタチが大分違いますものね。最もレギュレーションが変更される事により形を変更せざるを得ない事も多いですが。

で、レースの業界にダウンフォースという概念が持ち込まれたのは意外に遅く、1960 年代半ばの事なんだそうです。ジム・ホールという人が 1966 年に 2 シーターレーシングカーにウイングを取り付けたのが始まりとか。

そのうちウイングを高く大きくし過ぎて問題が起こり、その大きさに規制が入ります。そうすると次のアイデアが生まれるもので、今度は車体全体を使いウイングのような効果を出す事に成功したのがコリン・チャップマン、1970 年代後半の事です。ココで採用されたアイデアは、「ウイングカー」もしくは「グランドエフェクトカー」と呼ばれ、数トンにもなるダウンフォースを生み出す事に成功します。しかしこの効果を得るためには車高を一定に保たなければならず、必然的にサスペンションはガチガチ、ドライバーには負担がかかりっぱなしになってしまいました。また、何かの拍子にサイドスカートが外れたり、クルマがスピンして後ろから空気が流れるようになってしまうと、それまで得ていたダウンフォースは一瞬のウチに 0 になります。そうなってしまった場合、クルマがどうなるかは想像できますよね。はい、すっ飛んでいきます。そんな事が原因で大事故が頻発したせいもあり、1982 年まででグランドエフェクトを利用する事は F1 では禁止され、車体下面は平らでなければならなくなりました（フラットボトム規制）。ちなみに、同じフォーミュラでもアメリカのインディでは（今リーグの名前はどうなってるんだ？）今でもグランドエフェクトの利用は禁止されていません。
その後 1994 年のアイルトン・セナ選手の死亡事故を受け、F1 の下面は平らではなく、真ん中が一段下に突き出た形のステップドボトムでなければならなくなります。






さて、レース業界でも専用マシンではなく市販車をベースにしたレーシングカーを使う GT 選手権やスーパー耐久シリーズでは、車体下部は市販車の状態のままでないといけないらしいです。ですから下面は平らでもなんでもなく、サスだのマフラーだのフレームだので凸凹です。これは空力的には抵抗だらけという事になります。ですからココへの空気の流れを如何に制御するかがカギになるそうです。
昔（1970 年代まで）は、だったら車体下部に空気を流さなければいい、という考えで、フロントに巨大なスポイラー、サイドにも大きなサイドステップ、という外観になっていました。最近見かけなくなりましたけど、ケーサツ屋さんと追いかけっこをするのが好きな若い方々の一部に、これをもっと派手に（というか見かけ倒しに）した仕様でクルマを走らせていた人達がいらっしゃいましたよね www

あまりにも市販車離れしてしまった外観のせいなのか、ココにも規制が入り、使用できるエアロパーツの大きさが制限されてしまいました。で、最近は考え方を変え、入ってきた空気を積極的に外に逃がす工夫がなされているそうです。フロントスポイラーの形状を工夫して下面の空気の流れる速度を上げてやり、サイドからも空気が出て行きやすいように、そして後ろからも抜けていきやすいように形状を工夫しています。後ろから空気が抜けていきやすいようにしているのは、グランドエフェクトカーの構造を真似ているそうです。
ですがこれはレーシングカーだからこそ生きる技術だそうで、市販車程度の車高があるとグランドエフェクトは働かず、リアのディフューザーは単なるオシャレパーツとなりますので注意が必要です ww


長くなってしまったので更に続く……



このブログは第 17 代違いが分かる男、又は「彼には空気が見える」と評された男、レーシングカーデザイナー由良拓也氏のサイトをかなり参考にしております