外気温が燃費に与える影響　その２

前回、外気温の変化で燃費が変化する事をアップしました。
感覚的にはわかっていましたが、あれだけ顕著に出るとは、思っても見ませんでした。

何故外気温変化で燃費が変化するのか。
この理屈がわかって的確な対策が打てれば、冬場の燃費悪化を抑制する事が出来ます。
でも、色々な要素が絡んでくるので難しいんですよね。
ですので、今回はシンプルに考えてみようと思います。

最もシンプルな走行条件は、一定速走行です。
昔のカタログ燃費表記だった、『60km定地走行燃費』　が一例ですね。
その他下記の様な外乱要素も全て一定条件とします。
　　路面勾配変化
　　路面抵抗変化
　　空気抵抗変化
　　外気温変化

また、下記の要素も排除します。
　　変速動作
　　アイドルストップ
　　気筒休止
　　HEVの様なエンジン外からの駆動力


この条件での理論燃費は、下図の様に一定になります。
条件変化が無いのだから当たり前ですね。


ここに、『車の暖機』という要素を追加します。
暖機といってもアイドリングをする訳で無く、エンジンスタート即走行し、走行しながら暖機するという条件です。
暖機の対象はエンジンだけでなく、変速機やタイヤ、駆動系の暖機も含みます。
暖機の終了は、温度上昇変化が止まった事とし、ある決まった温度に達した事ではありません。(理由は後述)

暖機中の燃費が悪いのは、皆さん経験されている通りですね。
実際には一定な上昇をする訳ではありませんが、ここはシンプルに考えるという事で理解ください。
 


この赤線を夏の特性とします。
冬になったらどうなるのか？
理屈では青線の様になると思います。



差異の要素は、この3つに分ける事が出来ます。
※'18.02.21 AとBの分布を見直しました


１．走行開始時の冷却水や油脂類の温度が低い事による悪化
　　(図A部)
２．暖機に時間を要する事による悪化
　　(図B部)
３．暖機終了後の悪化
　　(図C部)


まず１．について。
懐かしのモービル1のCMにもあるとおり、エンジンオイルは温度が低くなれば粘度が増すので抵抗が増えます。
それ以外の油脂類も、同様に温度が低くなる事で抵抗となるので、燃費は悪化します。


これの対策としては、エンジン自体を冷やさないようにしたり、始動前に車を暖める事が考えられます。
冷やさない為には青空駐車よりもガレージ内に置くぐらいでしょうか。
マツダの時期型SKYACTIVE-Xは、エンジンをカプセル化しています。魔法瓶で保温する様なイメージですね。
始動前に暖める方法としては、ガレージに暖房を付けるとか、エンジンブロックヒータを付けるとか。
極寒のアラスカでは、車の下に炭火を置いて温める人もいるとか・・・・・

次に２．について。
エンジンの熱や走行に因るフリクション発熱等により暖機が進む訳ですが、外気が低いと放熱量も多くなるので、暖機に長い時間が必要になります。
また、冷却水温度が低い時には燃料を多めに噴かないとエンストしてしまいます。
燃料を多めに噴くという事は、当然の事ながら燃費が悪くなる要因となります。
昔のキャブ車ではチョークレバーを引いて燃料を多めに噴く様にしたものですが、今は車が勝手にやってくれますね。


これの対策は、どうやって暖機の時間を短くするかになります。
理屈上はこのいずれかになります。
　①発生する熱量を増やす
　②放熱量を減らす

①の対策は、エンジンの回転を上げて発熱させる事になります。
本末転倒にも見えますが、暖機をダラダラとやるくらいなら、一気に暖機させた方が儲かるかもしれません。但し、今回の前提条件では車速一定で変速無しですから、エンジン回転も一定なので対策案としてはボツです。

②の対策例の一つは、私もやっていますがグリルシャッターですね。
ラジエターに当たる走行風を減らすことで、ラジエターでの放熱量を減らす事が出来ます。


床下にアンダーカバーを付けたり、エンジン自体をカバーする等でも、放熱量を減らす事が出来ます。
（アンダーカバーは整流効果もあるので、後述の３．にも効きます）


最後に３．について。
暖機が完了しても、夏場と冬場では到達温度が異なります。
最も差が出るのがタイヤ。
真夏は灼熱のアスファルトに接する事で、高温になる筈ですが、真冬の凍結路では常に冷やされる事で氷点下になっていても不思議ありません。
(ここでは、冬にスタッドレスへ履き変える話は無視します)
タイヤも温度が低下すると転がり抵抗が増えるので、燃費は悪化します。
※詳細はこちら

また、前回ブログに対し　ひらがな　さんから頂いたコメントにも有るように、気温が低い事で空気の密度が高くなる事から、空気抵抗も増大します。

これの対策ですが、外気温や路面温度がを高くする事は今回の前提条件ではNG。
空気抵抗については、ボルテックスジェネレータやフラップ、アンダーカバー等を取り付ける事で整流効果を高め、燃費を改善する事は出来ますが、夏場に対して相対的に低下する事を防ぐ事は出来ません。
素直に暖かくなるのを待つか、温暖な地域に引っ越すしかなさそうです。


こんな事を色々考えている中で、暖機時間を短くする為の方法を一つ思いつきました。投資ゼロの大した内容では無いのですが、開始して3週間程経過し、予想以上の効果が出てちょっとビックリしてます。
外気温3℃レベルでも、20km/L越え連発です！
 

何をしたのかと言うと、

このお話はここからが益々面白くなる のですが、
丁度お時間となりました。
この続きはまた次回。
ベベンベンベンベン！　お粗末！