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2014年4月15日火曜日

トヨタのエンジン開発2

本日はトヨタの新エンジン開発についても続きです。

今回の新エンジン開発については、いくつかのポイントがあります。

それぞれについて、出来るだけ分けて考えていきたいとおもいます。

まず、今回のエンジン開発の低燃費化については、ハイブリッドエンジン開発の手法が活かされているようです。

その一つがアトキンソンサイクルの採用です。

蛇足ですが、通常の4サイクルエンジンは、吸気バルブを開きながらピストンが下がることで、空気と燃料をシリンダー内に入れます。(吸気工程)

吸気バルブを閉めてピストンを上げることで混合気を圧縮します。(圧縮工程)

圧縮した混合気に点火プラグで点火し、燃焼させることでピストンを押し下げます。(膨張行程)

この時、仕事をすることになります。

排気バルブを開けながら、ピストンを上げることで排気ガスを押し出します。(排気工程)

従来のエンジンのほとんどは、この圧縮、爆発、膨張、排気・吸気の工程をオットーサイクルと呼ばれるサイクルに従って行っていました。

オットーサイクルでは、圧縮比と膨張比は同じですが、このサイクルでは燃料の熱エネルギーを使い切れないので、膨張比だけを大きくすることでねつ効率を上げる方法が提案されました。

これがアトキンソンサイクルです。

素人には、どうやって圧縮比を変えずに、膨張比だけを上げるのだろうという疑問が湧きます。

ここは素人の私の推測ですが、カムの形状を変えることで、吸気バルブを開閉するタイミングと排気バルブを開閉するタイミングを変えると実現できるのだろうと思います。

例えば、同じエンジンでも吸気工程で吸気バルブを開けるタイミングを遅くするだけで、圧縮比は小さくなると思います。

詳細は専門家に任せます。

このアトキンソンサイクルは熱効率を向上させるには良いようですが、従来エンジンと比較するとトルクが小さくなるようです。

これは、同じ容積のエンジンに比べ、圧縮比が小さければ、1サイクルあたりの燃料量が少なくなるため、ピストンを押し下げる力が小さくなるためだろうと思います。

ハイブリッドカーではこのトルクの低下分をモーターで補えるので問題ありませんが、エンジン車では問題になります。

この問題を解決するために、燃焼改善と高圧縮比化が図られているようです。

続きは次回書きたいと思います。

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