2月, 2016

ロータリーエンジンの排気量と馬力

吸気→圧縮→爆発→排気というエンジンの行程を往復運動で行うレシプロエンジンに対し、ロータリーエンジンは回転運動で行います。エンジンの構造から動作までレシプロエンジンとは全く違います。ハウジングの中を三角のローターが回ります。ロータリーエンジンにはいくつかの独自の特長があります。その特長のひとつが少ない排気量で高い出力を得られるということです(構造上、招かれる関係ですから言い方が正確ではないかもしれませんが)。レシプロエンジンの場合、上記の吸気→圧縮→爆発→排気の行程をクランクシャフト2回転で行いますが、ロータリーエンジンの場合、同行程においてローター1回転あたり3回の爆発を得ています。勿論レシプロエンジンは1回の爆発です。つまりロータリーエンジンはレシプロエンジン同等の出力を得るにしてもより少ない燃料と空気ですむというわけです。RX-7の場合、排気量は654cc×2=1,308ccで250ps、280psという馬力を得ています。レシプロエンジンで250ps、280psを得ようとするならば2,000~3,000ccの容量が必要です。実際、ロータリーエンジンは軽量・コンパクトに出来ておりエンジンレイアウトの自由度が高いというメリットもあります。またレシプロエンジンで必要なコンロッド、バルブ機構が不要で部品点数が少なくシンプルです。

ボディの大きさと排気量は比例するのか?

自動車を効率よく動かす場合にはボディの重量に対して、エンジンが持っているパワーが上回っていることがポイントになります。またボディを軽量化されれば、排気量が少なくても自動車を動かすことが可能であり、反面で重ければ排気量が少ないと動かすのが困難になります。
ただし大幅にパワーだけが上回っている場合にはそれだけパワーの無駄となります。このため、市販されている自動車はこのバランスがポイントになります。また車種によっても考え方が異なり、スポーツカーではればスピードなどが重視されますしトラックやバスといった重量物を運ぶものでは、その重量物を無理なく運ぶためのトルクなどが重視されます。
なお、現在においては自動車に使用されている金属の重さはほぼ決まっているためボディの大きさとエンジンの大きさは比例する傾向にあります。このためクラスによって搭載されるものが決まってくる傾向にありますが、軽量化を進めることで小さい排気量でも大きなボディを載せることが可能です。
また排気量が必ずしもエンジンのパワーと直結するわけではなく、高性能なものや軽量化を進めたものなどその工夫によって排気量に対して出力できるパワーが変化してきます。

エンジンの大きさを表す排気量で何が変わるのか

車を走らせるためのエンジンはパワーがあるほど余裕で走ることができます。坂道、乗車人数、荷物の量などに伴い小さなエンジンでは負荷が大きくなります。普通エンジンが大きいとは排気量が大きいと考えていいでしょう。自動車の排気量の変化はいろんなことに関係してきます。大きく分けると、エンジンパワー、ガソリン代、税金、車両価格などでしょうか。排気量が上がれば当然高出力になり高速道路などでもフルパワーは必要なく、低回転で静かなドライブが出来ます。小排気量ではフルパワーに近い状態で高回転になってしまいます。坂道、積載の量なども同じです。ガソリン代ですが当然パワーにはガソリン消費が付きもので同じ距離を走るにも消費量は増えます。税金は毎年自動車税かかってきますが、1000ccの車と3500ccの車では、自動車税はおおよそ3万円の差がでます。車両価格も当然大きくなればそれなりの金額になってきますし、メンテナンス、パーツの価格にも影響してきます。パワーに見合うパーツは高額になってきますし、メンテナンスもたとえばオイル交換では倍近くの量が必要になることもまたそれ以上もありえます。パワーに見合ったメンテナンスを求められることになります。

4WD(4輪駆動)の特性

自動車の駆動方式の1つに全輪を駆動する4WDがあり、パートタイム式、フルタイム式、スタンバイ式などの種類があり、それぞれ特性が異なります。
パートタイム式は、通常は二輪を駆動して、必要に応じてスイッチなどでドライバーが四輪駆動に切り替えるシステムで、悪路などで高い走破性を発揮することができますが、センターデフを持たない構造となっているので、前後の内輪差が吸収されず、乾燥した舗装路面などでは挙動が不安定になります。
フルタイム式は、前後輪の間にセンターデフを備えて全輪の回転差を吸収することができるので、常に四輪駆動で走行ができるので、高速走行時や雨天時の走行などの安定性に優れています。
車種によってはセンターデフを電子制御化して前後のトルク配分を変えたり、路面状況などによってトルク配分が変わるシステムなどもあります。
スタンバイ式は、通常走行時は二輪駆動で、駆動輪が空転すると自動的に他の二輪にも駆動力が加わるシステムで、センターデフを持たないのが特徴で、パッシブオンデマンド4WDやアクティブオンデマンド4WDなどの種類があり、制御が多用化しているので、他の4WDシステムと同等の性能になっています。

RR(リヤエンジン・リヤドライブ)の特性

クルマの駆動方式の一つにRR方式と呼ばれるものがあります。これはリアにエンジンを搭載し、駆動輪が後輪のクルマのことを言います。現代、このRR方式を採用しているクルマはほとんどありませんが、1930年代から戦後にかけて、小型車を中心に、この方式を採用するクルマが多くありました。RR方式のメリットは、ドライブトレーンをリア部に集中させて小さくまとめることができるために、室内を広くとることができるほか、軽量化を図ることができ、小型乗用車の弱点を克服するのに最適と考えられました。また、エンジンをリアに搭載することで重量がリアに集中し、その上で後輪を駆動させることで牽引力(トラクション)を向上させることができるというメリットもあります。

ただ、旋回性能の面ではMR方式に劣り、安定性の面ではFF方式に劣ってしまう上、マフラー容量や配管の長さを十分に取れないため、出力の面でもデメリットがあり、現在はRR方式を採用しているクルマはほとんどありません。その中にあって唯一、RR方式をアイデンティティとして作り続けているクルマがポルシェ911です。ボディデザインがほとんど変わらないのも、この特殊な駆動方式を採用していることが大きな理由の一つとなっています。

MR(ミッドシップエンジン・リヤドライブ)の特性

多くのクルマはフロントにエンジンを搭載し、フロントのタイヤが駆動輪であるFFか後輪が駆動輪であるFRと呼ばれる駆動方式を採用していますが、ミッドシップにエンジンを搭載し、後輪駆動するMR方式を採用しているクルマもあります。1960年代に製造されたマトラ・ジェットは世界初の量産MR車と言われていますが、その後ロータス・ヨーロッパやフェラーリ・ディーノ、ランボルギーニ・ミウラなどのスーパーカーがMR方式を採用しているクルマとしてよく知られています。国産車ではトヨタ・MR-S、ホンダ・NSX、最新モデルではホンダ・S660などがあります。

MR方式の特徴は、重たいエンジンをクルマの重心付近に設置することです。前後の重量バランスがよくなるために、ヨーイングとピッチングの慣性モーメントが小さくなるので旋回性能がアップしたり、アンダーステアやオーバーステアになりにくいという特性があります。また、プロペラシャフトが必要ないので、単純な構造となり、重量も軽減できるというメリットもあります。その一方で、コマが回るようにスピンをしやすくなるというデメリットもあります。そのためシビアなドライビングテクニックが要求されるスポーツカーやレーシングカーに多く採用されています。

FR(フロントエンジン・リアドライブ)の特性

FRは、車体前部にエンジンを搭載し、プロペラシャフトを通じて伝えた動力で後輪を駆動する方式の自動車です。自動車の駆動方式の基本形で、構造が単純です。
FR車の主な特徴として先ず、前後の重量配分に優れていることが挙げられます。これは主要な重量物が分散しているからです。
これによって、ドライバーの操作に対して素直な挙動を示すので、ドライバーの意のままに自由自在に走らせることがしやすくなります。比較的簡単にオーバーステアをコントロールして車をスライドさせることができるので、ドリフトもさせやすいのです。
前輪を駆動しないFR車は、前輪をより大きく傾けることができるので、FFや4WDよりも小回りが利きます。
そして前輪・後輪で役割分担がされている(操舵輪と駆動輪が別々なので)タイヤにかかる負担も分散でき、高い馬力にも対応できます。
これらのメリットから、FRはスポーツ車などで多く採用されているます。
一方デメリットとして、プロペラシャフトを通す必要から室内が制約され狭くなること、プロペラシャフトの分部品点数が多くなるので重量が重くなり、値段も高くなること、駆動輪(後輪)の荷重が足りないため、雨や雪、オフロードといった悪路に弱いことなどが挙げられます。

FF(フロントエンジン・フロントドライブ)の特性

車の構造の種類はFF,FR,RRと別れております。Fはフロントの意味で次のFはフロントドライヴの意味でエンジンがフロントに乗っており、前輪を動力で回すことです。RRはリアーエンジン、リアードライブの意味になりFRはフロントエンジン、リアードライブとなります。まず特性で重要な点はエンジン重量の及ぼす影響です。前方に重いエンジンが載っていればモーメントの問題で前方は曲りずらくなりますし、後方に載っていればコーナー中に後方が外に振られてしまいます。FRはリアードライブでコーナーは動力のかけ具合が影響します。アクセルワークによるコーナーをスムーズに曲がることができます。FFは曲がらないとよく言われますが、コーナーで外に押し出されるような感じになります。コーナー途中から無理にアクセルを踏み込みますと最初は外に押し出される力が強く反応はそれほどしませんが、しだいにコーナー後半から外に押し出される力が弱まってきますので急激にハンドルを切っている方向に動力が伝わり始め車体が振られることもあります。発信、坂道は駆動輪である前輪に加重がかかっておりますので動力を前方向に伝えることにすぐれており車体がふらふらすることもありません。

駆動方式の違いで何が変わるのか

自動車にはいくつかの駆動方式があり、それぞれが特有のメリットをもっているため、車種によって使い分けをされていることが多いといえます。たとえば、FF方式とよばれる駆動方式は、普通車ではごく一般的に用いられているものですが、エンジンの位置がフロント側、要するに前にあって、駆動輪もフロント側となっています。Fはフロントの略で、エンジン、駆動輪とも前なのでFFとよばれているのです。このような駆動方式の場合、他の方式とは違ってよけいな部品がいらないので自動車が安くつくれるということと、駆動輪の近くにエンジンのような重量物があるので運転するときにスピンしにくいといったことがあります。また、FR方式というのは、エンジンはフロント側にあり、駆動輪はRの略語が示すようにリア側、すなわち後ろにあるという方式です。この場合、プロペラシャフトとよばれる部品によって、エンジンの動力を駆動輪に伝えているため、少なくとも部品代の分は価格的には高くなりますので、高級車に用いられることが多いといえます。前後で駆動と舵取りという役割分担ができているため、馬力をだすことができ、高速走行などもしやすいといった特徴がみられます。

車の基本!種類と特性

自動車は、遠くまで行ける便利な乗り物で運転するには免許がいります。免許を取得するには、自動車教習で学び免許証取得センターで試験に合格する必要があります。そして、自動車の購入を行うには、新車メーカーか中古車販売店が基本になります。日本車は、車種も豊富であり性能、外見、内装は、世界でもトップクラスと言われます。

メーカーでは、トヨタが有名であり、日産、ホンダ、スズキ、三菱などが日本車の90%を占めます。また、車種によって排気量、駆動方式、燃料、価格、燃費が違うのも魅力の一つです。例えば、軽自動車は660CC以下の車になり、小さめのボディーが標準です。駆動方式はFF車になり、前にエンジンがありフロントタイヤのみで駆動と舵取りを行っています。

FF車は、日本車に多く見られ基本の駆動方式と言えます。そして、日本車は、2000CCから3000CC以上の高級車が性能が優れているとされます。トヨタのクラウンでは、排気量3000CCが主流になりFR車という駆動方式で走ります。高い馬力や安定感を感じ、フロントタイヤとリアタイヤがバランスよく役割分担して効率的です。長時間乗っても疲れにくいため、落ち着いた乗り心地が軽自動車との違いになります。ウェディング01

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