内燃機関のコンセプト:ポルシェが革新的な動作原理を持つガソリンエンジンの特許を申請した。このガソリンエンジンは2ストロークでも4ストロークでもなく、6ストロークである。これがポルシェの新型エンジンの仕組みだ!
ジャズファンにとって「テイクファイブ」は伝説的な曲だ。このクールなジャズ曲は、1小節あたり5拍子で記譜されたキャッチーなメロディで知られている。ほとんどの人は4拍子(ストローク)の音楽に慣れている。4拍子の音楽は、トラビ(トラバント)とヴァルトブルク(Wartburg)の東ドイツのクルマと大型船舶のエンジンを除いて、内燃機関の世界でも主流だ。しかし、ポルシェの新しいエンジンは、さらに2拍子追加され、6拍子(ストローク)のエンジンとして設計されている!
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なぜそんなことが可能なのだろうか?ポルシェの6ストロークエンジンの心臓部には、それ自体が動くクランクシャフトがある。そこに、シャフト上のロータリーエンジンやヴァンケルエンジンのピストンと同様に、偏心してコネクティングロッドが取り付けられている。そのコネクティングロッドは、クランクシャフト内の遊星ギヤの中で動く。つまり、平たく言えば、クランクシャフトの中で「ぐらぐら」動くのだ。これにより、回転に応じてピストンのストロークが変化する。この目的は、クランクシャフトが回転する際に発生する望ましくない横方向の動きを減らし、エネルギーを無駄にしないことだ。
エンジンは1回の動作で2回動力を発生させる副次的な効果として、従来の4つの行程(吸気、圧縮、燃焼、排気)に2つの行程が追加される。圧縮と燃焼が繰り返されるため、これらのステップはサイクルごとに2回行われる。このガソリンエンジンでは、1回の動作で2つの出力段階が得られる。
この図は6ストロークエンジン原理を示している。クランクシャフトはサイクルの中で3回転する。図面には、2ストロークエンジンと同様に、シリンダー内にバルブに加えて開口部があることが示されている。運転状況に応じて、この開口部から追加の酸素や燃料が供給される。例えば、全負荷時の性能向上のために使用される。おそらく、燃焼ストロークに必要なエネルギーは少なくて済むだろう。また、クランクシャフトの周囲でコネクティングロッドが往復運動を2回繰り返すことで、従来の直列エンジンと比較してエンジンが静かになり、振動も低減されるだろう。
従来の一般的なコネクティングロッド(ここではポルシェのロッドとピストン)は、クランクシャフトにしっかりと取り付けられている。同社は数日前、この設計原理の特許を米国で申請した。すでにプロトタイプは存在するのだろうか?燃焼技術におけるセンセーショナルな革新的飛躍の時が迫っているのだろうか?ポルシェは沈黙を守っている。だが、これだけは言える。特許は「ポルシェエンジニアリング」の従業員とクルージュ=ナポカ工科大学(ルーマニア第2の都市)のアイデアに基づいて申請されたものである。「ポルシェエンジニアリング」は研究開発を担当する子会社である。
2桁パーセントの節約の可能性ツッフェンハウゼンを拠点とするスポーツカーメーカーはこれ以上の情報を開示することを望んでいない。秘密保持は「ビジネスモデルの根幹」である。ポルシェは個々のプロジェクトに関する情報は開示しないことを理解してほしいと述べている。専門家はアイデアをどう評価しているのか?「よくできている!」、「よくやった!」。「確かにうまくいくし、可能性もある」と、カールスルーエ工科大学(KIT)ピストン機械研究所のトーマス コッホ所長は言う。
グラフはパワーストローク中のピストンの動きを示している。1サイクルにつき上死点は2回あり、それに応じて2つのエネルギー出力がある。部分負荷の範囲では、ポルシェの6ストロークエンジンは2桁のパーセンテージで効率を向上させることができると彼は考えており、おそらくフルロード時でも数パーセントポイントは向上するだろう。しかし、市場に投入する前に解決しなければならない技術的な問題が数多く残っていると、コッホ氏は考えている。シリンダーヘッドだけでも、多大な費用をかけて再設計しなければならないだろう。コッホ氏によれば、複雑なメカニズムは批判的に見るべきであり、「部品数が増えれば増えるほど、リスクも増大する」という。
したがって、市場が成熟するにはあと数年はかかるだろう。「このエンジンが次世代の911やパナメーラに搭載されることはまずないでしょう」。しかし、ポルシェの6ストロークエンジンのような特許申請は、メーカーが内燃機関に将来性を見出していることを示している。コッホ氏は「これは朗報です」と笑顔で語った。
Text: Ronald WildbergPhoto: Porsche AG
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みんなのコメント
ホンダのは追加の2サイクル(一回転)で燃焼室内に残った排ガスをフレッシュエアで追い出すという割と単純な考え方のものだったが、今や排ガスを積極的に燃焼室内に戻す時代だから、今後も製品化はないかな。
シリンダー数減少も、この方式だと相性が悪そうだ。
ポルシェの6サイクルは何を今更と思ったが、ホンダのとは少し違うな。一度燃焼させた混合気にもう一回燃料と空気を追加して圧縮燃焼するみたいだが、EGRと同等の効果になるのかな?