新しいスプリットサイクルエンジン設計により燃費が50%向上 新しいスプリットサイクルエンジン設計により燃費が50%向上

新しいスプリットサイクルエンジン設計により燃費が50%向上

新しいスプリットサイクルエンジン設計により燃費が50%向上

スプリットサイクルエンジン(通常の4サイクルピストンの機能を、互いに隣接し補完し合う2つの独立したピストンに分割するエンジン)は、従来の内燃機関の効率と総合的な機能に匹敵することはこれまで不可能でしたが、新しい設計によってすべてが変わる可能性があります。Scuderiグループは、システムから無駄なエネルギーを回収する圧縮空気タンクなどの新機能を標準的なスプリットサイクル設計に導入することで、標準的な4サイクルエンジンの効率に匹敵するだけでなく、それをはるかに上回る効率を実現したと主張しています。

Scuderiグループの設計は大手自動車メーカー9社から関心を集めているが、同社によれば、実世界におけるプロトタイプテストではまだ技術の実証は行われていない。しかし、2004年式シボレー・キャバリエにScuderiエンジンを搭載したコンピューターシミュレーションでは、このスプリットサイクルエンジンは燃料消費量を25~36%削減し、燃費を約50%向上させることが示された。

このエンジンは、従来のスプリットサイクル設計を改良し、効率を高め、無駄なエネルギーを捕捉してシステムに戻すことでこれを実現しています。従来の4サイクルエンジンには、4つのピストンストロークがあります。シリンダー内に空気を引き込むダウンストローク、シリンダー内の空気(と燃料)を圧縮する圧縮アップストローク、燃料と空気が点火されて運動エネルギーに変換される燃焼ストローク、そしてシリンダーから排気ガスを排出するアップストロークです。

スプリットサイクルエンジンは、これらの機能を2つのシリンダーに分散させます。1つのシリンダーが吸気と圧縮行程を担当し、圧縮された空気は接続チューブを通って2つ目のシリンダーに送られ、そこで燃焼・排出されます(下のビデオで実演されています)。Scuderi社はこの設計をさらに改良し、補助的な圧縮空気貯蔵タンクを追加し、2つ目のシリンダーでの燃焼発生ポイントを変更しました(従来のエンジンはピストンが上昇行程でピークに達する直前にガスを点火しますが、Scuderi社はピストンが下降行程を開始する直前に点火します)。

これらすべてがどのように効率向上につながるのでしょうか?まず、燃焼タイミングの変更により、ピストンとクランクシャフトのてこ作用が向上し、エンジン低速時の効率が向上します。さらに、独立した圧縮空気タンクが、燃焼に使用されない吸気を吸い上げます。タンクが満タンになると、タンク内の空気がエンジンの駆動に使用され、圧縮ピストンは一定時間空気の圧縮を停止します。この圧縮はタンクが空になるまで行われ、これによりさらに燃料を節約できます。

興味深く巧妙な設計ですが、Scuderi社はプロトタイプエンジンを完成させているものの、燃費向上は現時点ではコンピュータモデル上の成果にとどまっており、実際に実走行での燃費向上につながる保証はありません。さらに、Scuderiエンジンによる燃費向上が、自動車メーカーが既に開発を進めているハイブリッドエンジンやEVエンジンの改良に匹敵するかどうかも不透明です。自動車メーカーが全く新しいタイプの動力源へと(ただしゆっくりとではありますが)移行を進めている中で、従来の内燃機関を再設計しただけでは、真のゲームチェンジャーとなる機会を逃してしまったのかもしれません。