エネルギー効率を上げよう!

2019年3月19日

燃料を燃やして走る自動車は、その本来持つパワーの30%しか使っていない、70%は捨てているって話しは以前にしたと思います。

このうち、排気ロスが約32%、冷却ロスが28%と言われています。
この二つを改善する事はエネルギー効率をUPに大きく貢献します。

今日は冷却損失について考えます。

さて、エンジンの燃焼についてですが、冷却の事を考えなければ一般的にエンジンの温度が高い方が、冷却する為にエネルギーを使わずに済むので熱効率は上がります。

が、一方でエンジンは常に非常に高温にさらされているので、適度に冷却しないと効率が下がります。
それは、吸気時に温度が上がっていると、当然空気の体積が増えるので一度に吸い込む混合気の中の酸素量が少なくなってしまう為、燃焼時の効率が低下してまいます。

さらに、本来の着火点より早く火が付きやすくなり(いわゆるノッキング)の原因になったり、焼き付きを起こしたりと、うまく燃焼に至りません。

以前にも話した通り、殆ど奇跡的にタイミングで適切な温度で着火、燃焼させないと、ちゃんと燃焼してくれません。
(排気ガスのクリーンさにも関わってきます)

なので、冷却を考えなければ、より熱くした方が効率が良く、でも過熱を防がないと効率が下がる。かといって、冷却しすぎると不完全燃焼が起き、普通に燃焼させてもその後冷却しなければならずエネルギーを使ってしまう。

まさに、あちらを立てればこちらが立たず状態!!!

これを解決しなければ、28%の冷却損失は改善しません。
完全に解決するのは、難しいでしょうが、少しでも改善するならチャレンジする価値は大いにあります。

この問題は非常に大きな問題で私なんかが考えるより、世界中の研究者が日夜奮闘努力を重ねて日々取り組んでる事と思います。

私なんかの出る幕はありません...が素人考えが通用するとは思えませんが、私が考えてももちろん誰も文句は言わないよね?

で、今のエンジンの構造をじっくり考えてみました。
既存のエンジンはすんごく良く出来ています。(偉そうですみません(^^;)

これに手を入れるのは、私の領分じゃ無いので違う事を提案したいと思います。

ご存知のように、熱によって体積が膨張する力を利用して爆発圧力を回転動力にしています。
一方で圧力が下がると温度もさがります。
ボイル・シャルルの法則ですね。

ならば、燃焼膨張した気体(排気ガス)の圧力を下げてから排気したら...
理論空燃比は14.7:1ですから、燃焼時にこの排気をそれ以上の容積に取り込んだらどうでしょう。
減圧ターボです。

図に書くとこんな感じです。

排気ガスをターボを介して再供給する仕組みは既にあります、EGRだったかな。
それを もう一歩進めて、常にシリンダー側を減圧にしておき燃焼後に排気を真空圧を利用して高速で吸い込む仕組みです。
こうすれば、排気温度は下がり、さらに回転エネルギーを取り出す事ができます。

まぁきっとどこかに問題があると思いますが...良いアイディアがあったら教えて下さい。

よろしく!

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