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モーターファン・イラストレーテッド(MFi)175号はエンジンの呼吸を大特集

  • 2021/04/16
  • Motor Fan illustrated編集部
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内燃機関は燃料だけでは作動することはできず、常に空気の存在が必要となる。吸気、筒内流動、そして排気と、エンジンの各工程で空気は重要な役目を果たしているが、「理想の吸排気」とはどのようなものなのか? MFi最新号では空気の気持ちになって、このテーマを改めて考察した。

高回転/高出力を求めていた時代のガソリン自然吸気エンジンは、吸気バルブを大きくし太い吸気ポートとショートストロークを組み合わせるなど、ともかく吸気抵抗の低減を重要視していた。しかし近年では排ガス/燃費規制への対応などからロングストロークが主流となっている。また高速燃焼を実現するためのシリンダー内でのタンブル流を重視したポート形状が大勢を占めるようになってきた。

縦の渦となるタンブル流が現在のガソリンエンジンの筒内流動では主流となっている。

また、三元触媒の登場で一度は表舞台から消えかけていたEGR(排ガス再循環)も、吸気損失を低減させるためのデバイスとして復活。高温の排ガスをいったんEGRクーラーで冷却して燃焼温度を下げ冷却損失を抑えノッキング抑制効果も活用するなど、現代の多くの自然吸気エンジンで採用される技術となった。

排ガスの一部を吸気に戻すことで同じ体積中での酸素濃度を減らし、結果的にスロットルによる吸気損失を減少させるEGR。

マツダのSKYACTIV-G、D、そしてXの各エンジンも、それぞれの特徴に合わせて理想燃焼を追求するうえで空気の流れを活用しているのはご存知だろう。今号ではSKYACTIV-Gの4-2-1排気システム、SKYACTIV-Dのエッグシェイプピストン、SKYACTIV-Xのタンブル/スワールの併用とより精密なEGR制御など、マツダのパワートレーンにおける空気の流れの勘所をエンジニアに解説いただいた。

4-2-1排気管を備えるマツダSKYACTIV-Gエンジン。
限られたスペースで管長を稼ぐために複雑な形状をとる。

4月15日に発売されたモーターファン・イラストレーテッドvol.175は「エンジンの呼吸」のタイトルのもと、空気の流れから理想的な吸排気を読み解いていった。吸気、筒内流動、排気の各段階での基本的な空気の動き、忘れてはならない気体の粘性に関しての解説や、エンジニアリング会社に訊く近年のトレンド、産学官連携のプロジェクトSIPにて生み出された燃焼解析ソフトウェア「火神(HINOCA)で得られた筒内流動の新たな知見などを掲載。吸排気に関するさらなる進歩の余地が見えてくる1冊だ。

モーターファン・イラストレーテッドvol.175

巻頭特集:エンジンの呼吸
Introduction:エンジンにおける気体の流れ
Basic:気体の粘性

Chapter 1:吸気
さまざまな状況下で狙うベストな選択

Chapter 2:筒内流動
燃焼解析ソフトウェア「火神」が捉えた詳細

Chapter 3:排気
ガス流動の振る舞い/排気設計の基本理念と工夫

Case Study:マツダSKYACTIVパワートレーン/スバルCB18型リーンバーン/日産STARCコンセプト

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