軽カー実効的燃費改善案①２気筒化で燃費１割アップ②ＡＺ－っぽく前面投影面積極小化で時速１００キロ走行時の燃費２割アップ？

Question

③さらに単気筒６００ｃｃのエンジンと旧車３６０サイズへのダウンサイジングで燃費１割アップ？

まだまだ車は、実効的な燃費改善策があるでしょうか？

「軽カー実効的燃費改善案①２気筒化で燃費１割アップ②ＡＺ－っぽく前面投影面積極小化で時速１００キロ走行時の燃費２割アップ？
③さらに単気筒６００ｃｃのエンジンと旧車３６０サイズへのダウンサイジングで燃費１割アップ？」

Answer 1

kumanonadanadarakaさんへ

>実効的な燃費改善策があるでしょうか？
スロットルバルブ廃止で実用上大事な部分負荷領域の(熱)効率向上、っつう大事な策が残ってます。これでディーゼルに負けているとされる最大要因が解消されます。d(^^)
但し・・・

ノンスロットリング化だけでやろうとすると、アイドル回転へ向けて、出力を絞って回転を下げて行くに従って、失火で停止に至ります。
これは、スロットルバルブで与えられていた運動エネルギーが圧縮上死点温度Upに転化していた為にエンジンが回っていた、オットーサイクルの最大の欠点が有るが故に、成立出来ていたという事が解った訳で、これの代わりに成る物を見つけないといけません。
各社の中から先陣を切ったBMWのVANOSにしても、これが為にスロットル弁を廃止し切れませんでした。
で、その昔、、、各社は可変圧縮比機構へ走りました。回転を下げるに従って圧縮比を上げてカバーしよう、と。
ですが、ピストン高さ・コンロッド長・ヘッド可変・ブロック可変・クランク軸可変・・・と世界の各社は色々試してから頓挫し、撤退して行きます。(僅かにコンチネンタルが実用化したのみ。戦車用ディーゼルだが)

ここで、「圧縮上死点温度が下がり過ぎて困るんなら、上がり過ぎて自己不正着火して困ってる過給を組み合わせりゃいいじゃねぇか。丁度相補の関係、アイコでホイってな」と思い付いた人が出て来ます。それが
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%BC%E5%9D%82%E5%BC%98

やり方は、
・理想の高膨張比14化の達成
・スロットル弁を廃止して、吸気弁閉じ時期連続可変機構による出力と過給圧制御へ移行
・内部圧縮を持つ事で高効率な機械式過給器の併用
の3点を同時に、全て採用するのです。
理想の高膨張比サイクルなので、ディーゼルに比肩する様に成ります。
アイドル回転から大気圧の2倍と言う高過給圧を常用する様にし、排気量半分と言う大胆なダウンサイジングを行なう。
高膨張比なので排気温も十分に下がる。ので、高過給圧を掛けても過濃混合気や気化潜熱で内側から冷やす必要が無い。
部分負荷領域でのネック、スロットル損が消え失せて、この面でもディーゼルと並ぶ効率にUpする。。。

もしダウンサイジングでエンジンルーム内に余裕が持てたら、Turbo追加で排ガスエネルギーの回生を付け加えるのも良いでしょう。吸気弁閉じ時期連続可変機構によって、ウェイストゲートやプレッシャーリリーフを使った時の様に、折角の圧を捨てず逃さず使い切れる様に成ります。
これらで小形軽量化に成功したら、ハイブリッド、更には自宅で充電可能なPHEV化(?)するのも良いでしょう。
又、これらにガソリンの筒内直噴を加えたら、気化潜熱で充填効率の更なる向上が可能かもしれません。(この段階で出て来る程度の改善内容、という事)
どの組み合わせでも、阻害要因は殆ど在りません。d(^^)

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車の走行は、加速の繰り返しである。

こう定義したとすると、僅か1gであっても、重く成る要因は悪、だと言えるでしょう。
その点で、小型軽量大出力を目指し、更には綺麗な燃焼を獲得する早道は、ディーゼルには有りません。
ガソリンエンジンにディーゼルの良い所を採り入れて改良する。
あのディーゼルに、あれだけ脚光を浴びさせる原動力と成った過給の物凄い威力を、同じだけガソリンにも。

と、ここ迄来れば究極。と想いがちですが、更に上を目指す技術も在ります。
未だ在るんでス。(^_^;)

燃料気化ガスの混合気を吸入して圧縮する。から自己不正着火の壁(天井)が限界と成ってしまう。
今は4弁ペントルーフの燃焼室が、一応の究極とされています。がこれが本当に究極なのか?
中央1点で点火され、周辺部へ向かって火焔伝搬して行く時に、周辺部の未燃ガスが圧迫される事で衝撃的に着火してしまう。
これを防ぎたいんだったら、周辺部で着火させて燃え広がらせたらどうだろう?

その昔、マツダはヘッドガスケット内に点火プラグを6個収めたエンジンを試作し、ショーに展示しました。が、火炎伝搬する内に冷えてしまって、余り良く無かった、との事。(だからショーで展示品にされた d(^^;)
じゃあ、、、シリンダーボア径の半分位の円周上に点火プラグをずらっと並べたら、内外へ等距離の火炎伝搬に成るから良いんじゃないか? と想うのですが、そこには既に吸排気のバルブが座っていて駄目です。(苦笑)
じゃあ、頭頂部に1弁を配置すれば良いではないか。但しポート内に吸排気の切替機構が要るが。。。

この、頭頂部一弁で排ガスエネルギーを最大限にTurboに伝えて飛躍的な効率Upに成功しているのがこちら。
http://www.ihi.co.jp/du/topics/document/oounabara.pdf

4stも既に、三井造船の傘下のADDから実用化されて久しいのです。

という事で、エッセンスは車以外から持って来ると考えると、幾つか有望なアイディアは未だ在ると考えられているのです。

中々解り難い話ですよね。疑問点が有れば、補足なさって下さいな。

質問者からのお礼コメント

皆様貴重なご回答ありがとうございました。！

さすがはマツダ！！

Answer 2

オットーサイクルをスプリットサイクルにする事ですょ。
オットーサイクルの圧縮行程は、エンジン最大のポンピング・ロスなんです・・
密閉された行き止まりの燃焼室を押し縮めて行くので、フライホィールの回転慣性力を止めるマイナス・トルクに成るので、吸＆圧or燃＆排行程を別々のシリンダーでやると、圧縮時には隣シリンダーのピストン頭部を押す事に成るので、駆動輪作動トルクに変換出来るのです。

４サイクルでも２ストと同じ様に一回転で一燃焼をするので、例えば660ccで有っても、１，３２０cc同等の出力が出せます。３気筒の休筒シリンダーで有れば２２０cc～１３２０ccですが、ターボ装着の通常スプリット・サイクルに相当すると、２２０X２（スプリット・サイクル）＝４４０cc＋ブースト圧で、５００cc～２，０００cc位までの対応が出来て、休筒シリンダーを空気サイクルさせると非常に効率が上がり、VCR機構でリッター５０㎞は達成可能です。

もう少し待って下さい、現在制作中です・・他に軽用R/E（下図）も製作していて、総務省に相談して、軽用R/Eは他の軽と同じ税制で良いと言う事を、地方税局との協議の結果、了解を得ています。

Answer 3

気筒数減らして、振動増大。
全面投影面積へらして、室内狭小化。
排気量減らして、出力低下。

燃費求めて、実用性捨てたら、売れなくなって、終わりだと思います。

全面投影面積に関しては、やりすぎなければ、室内の広さは、ある程度確保出来るだろうけど。

Answer 4

それを全部やったら、４割アップって事？
アルトがJC08モード燃費37.0km/Lだから4割アップだと51.8km/Lになるとおもうけど、そんな燃費になる思う？

Answer 5

実効的という意味は、ハイブリッドでない？ということなのでしょうか。
なら、とりあえず過給ディーゼルですね。あるいは、マツダのやってるHCCI。まあこれも一種のディーゼルでしょうか。

ただ、バイクはいいけど、2気筒以下の車は私はちょっと遠慮したいです。もちろん、スバルもホンダも2気筒の軽を作ってましたし今でもフィアット500にもあります。でもやっぱり、振動、ボディの寿命、その他を考えると2より３、3より４気筒ですよ。バランサーを如何に入れても、やっぱりアンバランスなエンジンはアンバランスです。まあいまの3気筒軽のアルトやイースは、もうかなり極限にまで到達していると思います。この先はハイブリッドやPHVの道でしょうね。