豊葦原中津谷のニニギ

食糧自給率の向上を目指して! (風の谷の生活)

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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