豊葦原中津谷のニニギ

食糧自給率の向上を目指して！ （２１００年の日本へワープ）

カテゴリ：地球温暖化 > 交通機関

約３年前の２０１５年２月２５日に、「旧・風の谷の生活」に掲載した記事の再録です。
３年の間に、この記事が示した杞憂が現実になりかけています。


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時風集団は、２０１４年には５万８８７台のＥＶを販売した中国のＥＶメーカです。
本田技研の一行は、２月初旬に時風集団を視察に訪れたそうです。
視察団の長谷川氏は、
「ホンダは従来の乗用車において一定の業績を挙げることができているものの、
　小型ＥＶの研究開発および生産の方面ではまだ突破口を見つけられていない」と
述べたそうです。
 
ＦＣＶ技術で、日本が中国に負けることは、少なくとも１０年はないのでしょう。
しかし、ＥＶではどうでしょうか。
もしかすると、中国が日本をリードしているのかもしれません。
慶応大学が製作したＥＬＩＩＣＡも、試作段階で中国製電池が検討されたようです。
 
２０年後、あるいは３０年後、世界はＥＶを選択しているのでしょうか？
それとも、ＦＣＶを選択しているのでしょうか？
 
私は、世界はＥＶを選択していると考えています。
 

タイヤの空気圧は、メーカーが指定し、運転席側のドアシル部分に表示しています。
メーカー指定は、前後輪で同じ空気圧を指定している場合がほとんどだと思います。
これは、前後輪のタイヤローテーションを考慮しているものなのでしょう。
 
ですが、市販車の多数派であるＦＦ車は、前輪に６割程度の車重が掛かっています。
つまり、前輪には後輪の１．５倍程度の車重が掛かっていることになります。
 
タイヤは、タイヤ内の空気圧で荷重を支える構造です。
（その証拠に、パンクする（空気が抜ける）と、タイヤはペチャンコになります）
それも、空気圧の内、接地面積だけで支えます。
一般に、タイヤの設置面積はハガキ１枚分程度（約１４０ｃｍ²）と言います。
 
車重を１０００ｋｇとすると、前輪は３００ｋｇ、後輪は２００ｋｇくらいです。
これをハガキ１枚分の面積で支えようとすると、
前輪の空気圧は２．１気圧、後輪の空気圧は１．４気圧くらいになります。
おそらく、このクラスの車の指定空気圧は、１．７気圧程度だろうと思います。
つまり、前輪の空気圧は、あるべき空気圧より少し低めだということです。
 
前輪の空気圧は、メーカーの指定より２割程度高くした方が、燃費にもタイヤの寿命にも良いように思います。
（タイヤのローテーションの時には御注意を！！！）
 
皆さんは、タイヤの空気圧はどのようにしているでしょうか。
 

自動車の燃費をＭＪ／ｋｍで表すことに挑戦しています。
ＦＣＶと水素エンジン車は、下式で算出します。
 
　ρ＝１０．８÷燃費（ｋｍ／Ｎｍ³）・・・Ｎｍ³はノーマルリューベ
 
ここで、ρは燃費（ＭＪ／ｋｍ）を示します。
 
式の中にある「１０．８」の単位は、ＭＪ／Ｎｍ³です。
水素ガスの１Ｎｍ³当たりの燃焼熱量（ＭＪ）を示しています。
水素ガスの燃焼熱は１２１ＭＪ／ｋｇ（低発熱量）です。
水素の分子量は２なので、水素ガスの発熱量は、
 
　　１Ｎｍ³ ÷ ２２．４l/mol × ２g/mol × １２１MJ/kg ＝ １０．８MJ/Nｍ³
 
となります。（Ｎｍ³とｌの変換、ｇとｋｇの変換は相殺しています）
 
 
ところで、方式が異なるＦＣＶと水素エンジンが同じ計算式であることに疑問を感じる方が居られるでしょう。
燃料電池も水素エンジンも、水素と酸素の化学反応のエネルギーを利用する点では一緒ですので、このような計算ができるのです。
 
 
最後に、実際の車の燃費を見てみましょう。
ミライですが、タンク容量１２２．４ｌに７００気圧で水素ガスが入っています。
この水素の量で６５０ｋｍを走ることができます。
容積基準の燃費は７．５９ｋｍ／Ｎｍ³なので、１．４２ＭＪ／ｋｍとなります。
 
ＲＸ－８ HYDROGENですが、タンク容量１１０ｌ、３５０気圧です。
この水素の量で１００ｋｍを走れます。
容積基準の燃費は２．６０ｋｍ／Ｎｍ³なので、４．１６ＭＪ／ｋｍとなります。
ちなみに、ガソリンエンジンに換算すると、８．４ｋｍ／ｌです。
ベースのＲＸ－８は、９．０ｋｍ／ｌなので、近い値です。

ＦＣＶが発売され、色々な動力を積んだ乗用車が日本を走り回る事になります。
でも、どの車が環境に優しいのか、また燃費が良いのか、分かりにくくなりますね。
そこで、私なりに統一基準をまとめてみました。
基準は、１ｋｍを走るために必要なエネルギーです。単位は、ＭＪ／ｋｍです。
（本記事のデータは、３代目プリウス、初代リーフです）
 
 
液体の化石燃料を使用するガソリンエンジン、ディーゼルエンジンは、
下式で計算します。（ハイブリッドも、同じ式で計算します）
 
　ρ＝３５÷燃費（ｋｍ／ｌ）
 
 
ＦＣＶやＬＰＧ車等の燃費は、ｋｍ／Ｎｍ³の単位で表される場合がほとんどです。
ＦＣＶとＬＰＧ車では、使用する燃料が異なるので、別々の式を使用します。
まず、ＦＣＶと水素燃料エンジン車は、下式で計算します。
 
　ρ＝１０．８÷燃費（ｋｍ／Ｎｍ³）・・・Ｎｍ³はノーマルリューベ
 
ＬＰＧ（プロパン）車は、下式で計算します。
ＬＰＧ車では、液体状態での燃費で表記される場合もありますので、併記します。
 
　ρ＝９９÷燃費（ｋｍ／Ｎｍ³）
　ρ＝２６．９÷燃費（ｋｍ／ｌ）
 
 
電気自動車の電費は、Ｗｈ／ｋｍで表されるので、下式で計算します。
 
　ρ＝０．００３６×電費（Ｗｈ／ｋｍ）
 
 
色々と書きましたが、面倒なのはＰＨＶです。
ＰＨＶだけは、電気自動車モードで走行する時とＨＶモードで走行する時で、
個別に計算するしかなさそうです。
 
 
最後に、主な車種の燃費をまとめました。
 
ガソリン車（ＨＶ）・・・プリウス　　　１．１５ＭＪ／ｋｍ　（ガソリン）
ディーゼル車　　　・・・デミオ　　　　１．１７ＭＪ／ｋｍ　（軽油）
ＦＣＶ　　　　　　・・・ミライ　　　　１．４２ＭＪ／ｋｍ　（水素）
水素ロータリー　　・・・ＲＸ－８　　　４．１６ＭＪ／ｋｍ　（水素）
ＬＰＧ車　　　　　・・・コンフォート　２．７４ＭＪ／ｋｍ　（ＬＰＧ）
電気自動車　　　　・・・リーフ　　　　０．４１ＭＪ／ｋｍ　（電気）
 
 
これが、単純に環境負荷になるわけではありません。
それぞれのエネルギー源の生産・流通も含めた総合効率で語られるべきです。
ただ、この計算方法で、必要なエネルギー源の量を知ることができるので、
環境負荷を整理して考えることができると思います。
 

ロータリーエンジンは、水素エンジンとしても研究が進められています。
ＦＣＶと比べてどちらが効率が良いのか、調べていません。
おそらくは、ロータリーエンジンが敵うことはないだろうと考えているからです。
 
そんな私ですが、ロータリーエンジンの新しいアイデアを考えていました。
そのアイデアを説明する前に、親子型ロータリーエンジンを紹介します。
親子型ロータリーエンジンは、高圧縮比にすることが難しいロータリーエンジンをディーゼル化するために生まれたアイデアです。
 
イメージ 1
 
左側のローターで給気を予備的に圧縮し、右側のローターでさらに圧縮します。
排気も、２段階で膨張させ、両方のローターから動力を取り出します。
 
さて、ミラーサイクルでは、ディーゼルエンジンの膨張工程をガソリンエンジンで利用しますが、親子型ロータリーエンジンの考え方を流用できないかと思いました。
それをふまえ、次のようなロータリーエンジンを考えてみました。
 
イメージ 2
 
このエンジンは、左右のローターで給気→圧縮→点火＆膨張した燃焼ガスを中央のローターに排気することで、二段膨張のミラーサイクルエンジンが実現できそうだと考えたのです。
左右のローターに対して、中央のローターは二倍以上の単室排気量を持たせます。
また、中央のローターは、左右のローターに対して９０°程度の遅れで、同方向（この絵では時計方向）に回転させます。
 
ただ、このエンジンには、色々な問題があります。
まず、大きさです。
三つのロータリーエンジンを横に並べるので、自動車のエンジンルームに収めることが難しいでしょう。
また、中央のローターは、３６０°の回転中、常時排気ガスに晒されるので、ローターの冷却に問題があります。
意外なところでは、左のローターも冷却が厳しくなるはずです。
ローターの冷却は、エキセントリックシャフトを通って出入りするエンジンオイルで行いますが、エンジンオイルはローターの下側に集まりやすいので、エンジンの上側を燃焼ガスが通る構造は、冷却に不利です。
 
実現するには、大きなブレークスルーが必要だと思いますが、こんなアイデアがあっても面白いかなと思い、記事にしました。
 

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