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私の住む街でもそれなりに大きな書店はありましたが、どこも在庫なし。
ところが先週金曜日に自分のアカウントのPVを見た際、ブログの当該記事に珍しく6件もビューがあったことから
たまたま三栄さんの当該書籍のサイトを見たところ、なんと在庫あり。
その場で注文したところ、本日届きました。

届いた書籍を見たところ、「初版第1刷」
ということはまだ増刷していないようです。
amazon では転売屋しか出していませんし、ヤフオクでも見かけることがない。
楽天・セブンネット・その他書籍の通販サイトでも在庫なしもしくは取扱停止状態のため、
現在唯一書籍を正規に手に入れられる可能性は三栄のサイトで在庫有りの際に購入するしかないと思います。
（もしかしたら三栄さんのサイトにリクエストを送ったら、在庫がでた際に連絡を頂けるかも知れません。）
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電子書籍版は絶賛販売中です。ipadなどを使用しており「紙の書籍は古い」とお思いの方はそちらでどうぞ。


この書籍は240ページ近い本当に「自動車に関する教科書」になります。
福野礼一郎氏が自動車メーカの開発技術者から自動車のメカニズム関する講義を受けるという体裁で記述されています。
なので著者としては「福野礼一郎 × 自動車設計者」と書かれています。
一朝一夕で直ぐに読める（内容・本の厚さとも）薄い代物では当然ありません。

「ある程度クルマのメカニズムを知って」いて、さらに「自動車雑誌・既存メディア・インターネット上の技術評価記事は信用できないと思っている方」にとっては最適だと思います。
もちろん「現時点での知識を更に深めたい」本気の方にも最適です。

纏めになりますが、本当に「クルマの教室」入手したいと思うならば今は株式会社三栄の通販がベストではというお話でした。

引き続きこの資料に基づき記載していきます。

○2段階圧力切替によるオイルポンプ制御
要は可変容量オイルポンプを採用しています。

このオイルポンプは特性マップに応じ2 段階の圧力で作動する。
エンジン速度と負荷が低い場合、ポンプは 2 bar の低圧で作動する。
このとき、ピストン冷却用のオイル スプレー ノズルはオフになる（高圧時はオンに変化）。
この制御により、エンジン負荷とエンジン速度に応じた駆動エネルギーでエンジンの潤滑・冷却を供給する。

※ただし、可変容量化するということは従来の定容量機器と比較し部品点数が多くなるので故障率は高くなるという...

○新規開発のクーラント順路と3 段階の熱管理
ウォーターマントルは2ピース構造で、流速と熱放散が増加し、冷却回路全体の圧力損失が大幅に減少したことにより、エンジン出力を向上してもウォーターポンプの出力の低減が可能になった。
また、3段階の冷却水温管理を導入し、適正な温度のすばやく到達するように設計されている。
・エンジン始動時の初期段階：クーラントはエンジン内で循環してない。
　（恐らくサーモスタットが閉じている状態）
・ある程度温度が上昇した場合：クーラントがエンジン内を循環
　（サーモスタットが開くが、ウォーターポンプのボールバルブが閉じているため、ラジエターへは流れない）
・通常動作で105℃ (高負荷下で 87℃) を超過：ラジエターによる冷却が動作


※これはebayで拾ってきた中古のM270のシリンダーブロックの写真ですが、
　普通のオープンデッキでのウォータージャケットの外側に謎の流路が見えますね。
　どうやらこれが2ピースのウォーターラインということでしょう。

※確かに賢い制御だとは思います（現に今まで所有した車の中で適正温度に上昇するのが非常に早い）が、
いかんせん部品の信頼性がそれに追いついていないのが惜しい。
さらに前にもさんざん書いたが、冷却水周りの部品の取り回しが悪く、整備性が悪い（信頼性が劣るのなら、せめて整備性を向上してほしい！）

○ダイレクトスタート付ECOスタートストップ機能

全モデルに標準装備されているスタート/ストップ システムは、スターター対応のダイレクト スタートで動作する。
これは、エンジンが停止した際、クランクシャフトの位置を新開発のクランクシャフト センサーによって記録し、
エンジン コントロール ユニットが個々のシリンダーのピストン位置を認識可能になった。
再始動時に、最初の点火に最適な位置にあるシリンダーが選択されて燃料供給される。
スターターがエンジンを短時間回転させた後、理想的な位置にあるシリンダーで信頼性の高い噴射、点火、燃焼が即座に可能になる。

※個人的にはエコストップ/スタートはあまり使わないし、ペンジュラムマウントが劣化するとアイドリングスタート時の縦揺れ振動がデカイので余り意味がないかなぁ。

○転がり軸受採用バランサーシャフト

直列 4 気筒エンジンに固有に発生する二次慣性力は、エンジン ブロックの下部にある 2 つのバランサーシャフトによって打ち消される。
不均衡は、シリンダー ローラー ベアリングによって補償され、ギアリングによる軸方向の力はボール ベアリングによって吸収される。
本配置により、運転の快適性が向上するだけでなく、摩擦が大幅に減少するため、燃料消費量の削減も期待出来る。
コネクティングロッドの構成がより有利であることを考慮し、1.6 リットル バージョンではバランサーシャフトは装備されていない。


具体的には1.6Lの場合はクランクシャフトのカウンターウェイトが1気筒当たり1個。2Lは1気筒当たり2個。

○摩擦ロスの最小化

摩擦ロスの低減のために、オイルポンプとウォーターポンプ、低摩擦ピストン・ピストンリング・シリンダー壁、および新しい熱管理システムとチェーンドライブを採用した。
エンジンとトランスミッションは4点でマウントされている（エンジンマウント・トランスミッションマウント・2個のペンジュラムマウント）。
これらは、最大の騒音快適性を考慮して、高トルク エンジンのバリエーションのニーズに合わせて特別に構成されている。
トランスミッション マウントに組み込まれた油圧ダンパーも、優れた走行快適性に決定的に貢献している。

この写真の一番上がエンジンマウント、左中がミッションマウント、右中がアッパー（エンジン上部）のペンジュラムマウント、そして下がロアー（エンジン下部）のペンジュラムマウントです。

※ボンネットを開けてアッパーのペンジュラムマウントが接続されるエンジンのアルミステーを見ると「過剰設計？」と思われるほどしっかりはしているが、
PowerFlex 取付後のエンジン振動を見ると、走行距離4万km程度でダメになる（ペンジュラムマウントのゴムに元々ある空間が偏る）ぽいので、幾分劣化が激しいような気もする。
（PowerFlex で強化マウント化しているせいもあるが、エアコンON時の前後振動はちょっと大きい。
ただし、PowerFlex 取付の際にエンジンの前後バランスを取って装着されていれば、振動はかなり低減可能だと分かった）。

さて、こちらの資料に戻って、再度確認を続けていきます。

○CAMTRONICの採用による燃費向上について

要は2段階切り替えによる可変バルブリフト機構です。ダイムラーの見解だと搭載しない場合と比較し4%の燃費向上を図ることが可能だとのこと。
日本人にとってはVTECやMIVECがあるのに今更感はありますが...

私個人的にはBMWのバルブトロニックのほうが連続可変でもっと優れていると思いますが、
故障率はCAMTRONICのほうが少なそうですよね。
（CAMTRONICはソレノイドでカムの位置を切り替えるだけ、
バルブトロニックの場合はモーターでロッカーアームのレバー比を連続切替なのでモーターが故障すると途中の位置で止まってしまう。）

CAMTRONIC(Mercedes Benz)

Valvetronic(BMW)

※こちらに部品があるように、M270では可変バルブタイミングは普通に導入されています（今時のクルマは当たり前でしょうか）。

※「Mercedes-Benz A-Classのすべて」のメカニズム詳細解説によると、日本仕様ではCAMTRONIC搭載が見送られた（CAMTRONICは6MTとの組み合わせしか存在しないため）とのこと。
要はCAMTRONICと7G-DCTの協調制御は未着手（開発半ば）だったということでしょう。

※ちなみに本章にはターボチャージャーについても記載があり、当該機に搭載されているもの(IHI製 RHF4 らしい)は最大過給圧 1.9bar , コンプレッサーの最大回転数 230,000rpm, 排気インペラーでの最大温度1,050℃ のとのこと。
ターボでの発熱を冷却するため、ダイムラーの技術者は横置きエンジンのM270では排気を前側、吸気を後側に配置したとのこと。
（GFBのブローオフバルブの商品プレビューに書きましたが、こんな高回転・高温度で連続動作する補機が使われているのだから、これを保護するためのブローオフバルブに私は”ニセモノ”を怖くて使えません。）

○ディーゼルエンジンと同等のトルクレベル
1.6Lエンジンでは最大トルクを1,250rpmで発揮し、これを4,000回転まで維持する（2Lモデルの場合は1,200rpm 〜 4,000rpm)、
という訳で日常域でもターボは使用される訳です。
また、新開発の 7G-DCT トランスミッションの採用により、そのコントロール ユニットはエンジン管理システムと相互通信するため、新しい 4 気筒エンジンはアクセルに非常に素早く反応すると共に巡航速度では、より高い比率を選択できるため、燃料消費と騒音レベルが改善される。
優れた冷却システムにより、時速 200 km を超える速度でのみ、よりリッチな混合気が必要になるため、ターボチャージャー付きエンジンは、高負荷下でも模範的な燃料消費量を維持可能である。
最適化されたクロスフロー冷却と、スパーク プラグとインジェクターの間のわずか 3 mm 幅の冷却ダクトを備えた 2 ピースのウォーター ジャケットによりクーラントを適切な場所に伝達する。

※エンジンとギア制御のレスポンスは確かにSPORTSモードではかなり優秀だと思うが、COMFORT・ECOは若干鈍く仕立てられている？
時速 200km/h 未満って日本では通常あり得ない数値の記載がある、それはアウトバーンを乗り回す国の事情でしょうか。
3mmの冷却ダクトって、経年劣化で埋まりそう（クーラントの定期的なメンテナンスが必須？）。

○発熱マネージメントによるウォームアップ時間の短縮
新開発のエンジン温度管理システムが採用された。
冷間状態では、流量が最適化されたボールバルブを備えた可変流量ウォーターポンプでクーラントをシリンダー内部に留め、エンジン始動後に燃焼室を迅速に加温する。
サーモスタットは電子制御化された流量最適化ボールバルブシステムである（国産車などでお馴染みのばね入り弁タイプではなく）。

※ウォーターポンプがターボチャージャーの下側、サーモスタットがインテークマニホールドの下側と非常に整備性が悪いのが悩ましいところ。
個人的意見ですが、故障時にDIYはちょっと無理だと考えてしまう。
※また、この新しい機構が従来の枯れた機構に比べて故障率が高いのが悩ましい。

Mercedes-Benz|A-Class water pump replacement|Mercedes m270 Engine|mercedes A-180 petrol engine

参考文献：
新世代ターボチャージャ RHZ シリーズの開発(IHI) 直接は関係ありませんが、RHF4 の概要がこれでわかると思います。

さて、今回は先に進まず「昨日の添付動画」の復習になります。
（改めて見ると「ためになる」ことが多かったので）



○最初のインジェクターの噴射、3パターンあるけどあれは何？
→あれはエンジン負荷に応じてインジェクターの噴射を変更しているためです。
（λは空燃比　燃料と空気の重量比率を示す。通常は空気14.7に対してガソリン燃料1が λ = 1 の状態）

・グラフの一番上、λ = 1 homogeneous mode は 理想空燃費の「均質燃焼モード」別名ストイキオメトリーという。
（本モードでは従来型の三元触媒で排気ガスを制御）

・中段、homogeneous-stratfield mode は成層燃焼と均質燃焼の混合状態を示す（恐らく）ダイムラーの造語です（エンジン回転数3000rpm未満＋時速130km/h付近の低負荷時）。

・下段、λ >> 1 stratfield mode は成層燃焼を示します（エンジン回転数3000rpm未満＋時速70km/h未満の低負荷時）。別名リーンバーン（希薄燃焼領域）という。
（本モードではNOx吸蔵触媒で排気ガスを制御）

そう、エンジン回転数と負荷に応じてインジェクターの噴射時間・タイミングを調整し燃焼をコントロールしているんです。
特に注目してほしいのは下段（低負荷時）の stratfield mode （成層燃焼, 希薄燃焼）について。
λ >> 1 ということで理想空燃費よりはるかに多い空気量に対して、僅かな燃料で燃焼を実現しています。
それは何か？
点火の直前に燃料を噴射することで、混合気の濃い部分をスパークプラグ付近に作り込むようにしています。
良くアニメーションを見ると火球の広がり具合も他の2モードと比較し小さい。
（実際の燃焼量はピストン中央部の凹みだけで問題ないため。）
また、何故成層燃焼時にはそんなに空気を取り込むのか？
それはスロットルを絞った際、吸い込む際の抵抗＝損失となるからです。

○（その後、2分5秒から始まる ）stratfiled mode と homogeneous mode での P-V曲線の違いは何？

先に説明をしますが、あのグラフはシリンダー内部の圧力と容積の関係性をグラフで示したものになります。
シリンダー内をピストンが動作により内部の空気圧と容積が変化しますが、これをシリンダー内での燃焼・排気・吸気・圧縮の各工程と共に連続的に示しています。
→あれをひも解くには
こちら
のサイトを少し見るとわかると思います。
レシプロエンジンでは「新気を”吸気”して”圧縮”するまでの工程」と（−）、「圧縮された混合気に点火し”燃焼”が始まってから”排気”するまでの工程」（＋）でシリンダー内でのピストンの運動方向は同一ですが内部圧力状態は異なり、
実際には（ー）と書いた方の工程では仕事としては「損失」、（＋）と書いた方の工程では「利得」であることはわかると思います。

このM270で採用されている低負荷時の「stratfield mode」（緑のグラフ）の場合、ピエゾインジェクターによる燃料噴射を意図的に遅らせることにより、気化熱によるシリンダー内負圧化を防止し損失を「homogeneous mode」（赤のグラフ）と比較して”減少させる”ことを示しています。
動画の最後、重ね合わせられたグラフの緑の塗りつぶし面積が赤の塗りつぶし面積より狭いことがその証拠です。

参考資料：
均質燃焼と成層燃焼の違いについて調べていて見つけた、直噴エンジンでの燃焼に関する資料を2つほど提示します。
直噴ガソリンエンジンにおける混合気形成と燃焼（豊田中央研究所）
直噴ガソリンエンジンにおける成層燃焼解析（デンソー）
また、NOx吸蔵触媒の資料を提示します。
直噴ガソリンエンジンシステムにおけるNOx浄化技術

こういうドキュメントを拝見していると、今時のクルマの場合「街のチューニングショップでここまで燃焼について具体的に研究している人はいない＝最低でも燃費向上面では自動車メーカや部品メーカには太刀打ちできない」のではと思いませんか？
追記：やや語弊がある書き方でした。

こういう風に走行中にECUの動作を見てマップのモード遷移を解析している意欲的な方もおられますね。
（更にこちらの動画見て、せっかくメーカで設定した燃焼モードをショートカットしてしまう「スロットルコントローラ」は”ご法度”だと私は気付かされました。）

「んなもん、細けーことは良いんだよ」という方はおられると思いますが、
私はマイカーの技術的背景って知りたいと思う質なんですよね。
という訳で何回に分けて調べた結果をブログに記載していきます。

まず、本家のこちらから。
（PDFではなく、プレスリリースのword文書＋説明用画像ファイルのZIPアーカイブになっています）


ちなみに当該ドキュメントは W176 が発表された時点でのテクノロジー関係のプレスリリースのようです。

ざっくりとポイントを記載していきますね。

○エンジン構成は３種類
実際に日本に入ったのは1.6L(モデルナンバー180、以下カッコ内同じ)と2.0L(250)だけでしたが、ドイツ本国板?には1.6L(200)があったようですね。
ちなみにパワーとトルクは以下の通り
1.6L（180）　 90kＷ（122ps）/200Nm


1.6L（200）　115kW（156ps）/250Nm


2.0L（250）　155kW（211ps）/350Nm


モデルナンバー180と200の違いは恐らくブースト圧制限だけでしょう。
”All engine variants are designed for customer-friendly operation with
E10 premium petrol (95 RON).” と書いてあるのが羨ましく、そして腹立たしい（日本石油連盟に対して）
↑
昔の規格を未だに引きづって、オクタン価95のレギュラーガソリンを販売しない、
ふざけた商売のやり方ですよね。
今時国産車も含めて高出力エンジンはそれなりにあるので、
オクタン価95付近のガソリンを用意すれば、ハイオクを入れずに済むと考るとリッター10円は安く出来るのに。

○ピエゾインジェクターによる複数回燃料噴射

1回の燃料噴射サイクル内で5回に分けた噴射が可能
これについてはダイムラートラックのサイトに公式動画があったのでそちらのリンクを貼ります。

排気後から圧縮完了後の点火まで複数回インジェクターが燃料噴射しているがお分かりかと思います。
（それ以降は私ももう少し動画を見て勉強します。）

○複数回点火による燃料の効率的な燃焼
1回の燃焼工程で複数回の点火を実現しているようです。

ピエゾインジェクターと複数回点火により最大4%の燃費アップが可能になったとのこと。
続きは次回に。