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ポンピングロスと燃費の関係  

 省燃費運転方法を語るとき、度々出てくる言葉にポンピングロスと言うものが有ります。
 平らな道を、時速60km程で一定速度を保った走行をした場合、
アクセルを少し開けたまま一定に保つと、エンジンの吸気側にある空気の流量を調整する スロットルバルブは少ししか空いておらず、
エンジンが吸い込もうとしている空気の量に比べて、少しの量しか流れる事が出来ません。
そのため、スロットルバルブと吸気バルブの間の空気が、大気圧より低く(負圧)なります。
この現象は、ブースト計やバキューム計を取り付けている車なら針がマイナスの数値を示すことで、確認できます。
負圧になると、エンジンが吸気行程で吸気バルブが開いたとき、シリンダー内に勢い良く入る事が出来なくなり効率が低下します。
この効率が低下した分がポンピングロスと言えます。
 自然吸気エンジンでは、吸入行程でピストンが下がりシリンダー内の圧力が低くなり大気圧との圧力差により吸気を行いなすが、
吸気バルブの手前の圧力が低ければ、圧力差が少なくなり、吸入空気の流速が上がらないため効率が低下するのです。
 ポンピングロスを防ぐには、バキューム計の針が負圧を指したままノロノロ加速を行うより、
アクセルを気持ち開け気味に、針の位置が0を指した状態を保ちながら加速を行ったほうが、効率が良いのです。
でも、負圧0のまま加速を続けると、エンジンの回転がどんどん上がり、速度も法定より高くなってしまいます。
回転数が上がれば供給するガソリンの量も増え、燃費は悪化します。
一定速度を保つには、負圧であってもアクセルを緩める必要があります。
 それではポンピングロスが減らないじゃないか、どうしたらいいの?

平地を一定速度を保つ場合、発生する抵抗は、タイヤの転がり抵抗,空気抵抗,ミッションや駆動系の抵抗に加えて、エンジンそのもの
が動くための抵抗があります。
 平地で時速60kmの一定速度では、転がり抵抗、空気抵抗は、無視できるレベルですので、
車体の大きさによるエネルギー損失の差はほとんどありません。
駆動系のロスも大差は無いでしょう(四駆やAT、MTによる差は出ますが)。
大排気量車も軽自動車も使われる出力は、ほぼ同じなのです。
 必要な出力が同じなら、使われるべきガソリンの量と空気の量も同じになるのですが、
一定の速度では、排気量の大きなエンジンほどスロットルバルブを絞らなければいけなくなり、
ポンピングロスの比率が大きくなってしまいます。

ポンピングロスの分だけ、エンジンそのものが動くための抵抗が増加して、ガソリンを余分に使ってしまいます。
排気量の大きな車ほど、燃費は不利になってしまいます。
 昔のカタログに載っていた、時速60km定地走行燃費データを見ると面白いです。
ガソリンのレシプロエンジンですと、排気量が上がるほど、燃費の数値が悪くなっています。
同じ排気量ならターボの有る無しでも、同じ数値の車種もあります。

 ポンピングロスを減らすには、極論を言えば排気量を少なくすればいいのです。
 自動車メーカーが実際に行った対策では、気筒休止エンジンによる排気量を半減した技術が、代表的でしょう。
ミラーサイクル(アトキンソン)エンジンも、シリンダーに入る空気量を減らすことで実質的な排気量を減らしています。
 大排気量の車から軽自動車に乗り換えれば、ポンピングロスは減り省燃費となります!・・・と、実際はうまくいきません。
 高速道路での時速100km一定速度では、特に空気抵抗が大きく影響します。
スロットルも開け気味なのでポンピングロスの低減になります。
「高回転まで上げないと速度を保てない軽自動車よりも、空力の良い大排気量のスポーツカーでのんびり走ったほうが燃費が良かった」
と言う、逆転現象も起こりえるのです。
 実際の道路は平坦では無く、坂道ではトルクの無い小排気量の車は、高回転までエンジンを回さないと走ってくれません。
当然燃費も悪くなります。現在の軽自動車は、小さいトルクに比べて車重が有り過ぎます。
 できるだけ排気量が小さくても、低中速トルクが大きいエンジンが燃費に有利です。
なおかつ、発生トルクと車重のバランスが合った車が、実用燃費の良い自動車と考えられます。

 ターボなどの過給器を付けるとトルクは上がりますが、ノッキング防止のガソリン冷却に替わる技術が無いと、燃費には不利です。

 燃費の良い自動車を、安全面を含めて数値で考えますと、必要十分なトルクを持つ排気量は、1300cc〜1500cc。
車重は、800kg〜1100kgあたりでしょう。(法定速度以内で使用するなら。)
 実際の車で例を挙げれば、ヴィッツやフィット〜カローラクラスまでの大衆車と呼ばれる車が該当します。
でも、快適装備が増えて、モデルチェンジごとに重くなっているのが気がかりです。
 裏技的な選考だと、 内外装最低限、パワーウインドウ無し、ラジオのみ、細いタイヤ、エアコンはオプション、 経費削減最優先車!
それは、営業車に使われる商用ライトバン!これぞ一番の省燃費車! ・・・まあ極論ですけど。

 それでは、当方のマイクロバースターは、ポンピングロスを削減できるか?みなさんは、この事に興味が有ると思います。
 結論から先に申しますと、マイクロバースターは、ポンピングロスそのものを減らす事は出来ません。
時速60km定地走行燃費データが、ノーマルのカタログ値より良くなる事は有りません。
 ただし、低回転においてシリンダー内に残った燃焼ガスを極力排出して吸気バルブ手前との圧力差をつくる事により、
ポンピングロスが発生していても吸入空気の流速を上げてトルクを増やします。
(増えたトルクの分ガソリンは消費してしまいます。)
 ある自動車メーカーは、吸気バルブそのものにスロットルコントロール機能を持たせ、吸気バルブの直前まで大気圧を保ち、
吸入空気の流速を確保する技術を実用化しています。
 マイクロバースターは、この技術と同等の効率とはいえませんが、低中速トルクを手軽に向上いたします。
低中速トルクを増やす事で、発生トルクと車重のバランスを合わせて、実用燃費の良い運転を行いやすいセッテングにします。
著作   マイクロバースター技研

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