自動車エンジンの熱効率

質問

4気筒のエンジンのうちの一つのシリンダを使って単気筒にした時に熱効率は下がりますか？

エンジンには冷却損失や摩擦損失、吸排気損失などいろいろありますが、一般にエンジンが小さくなると排気量に対して表面積が大きくなるので冷却損失が大きくなって熱効率が落ちます。しかし4気筒2000ccのエンジンの一つのシリンダを使ってそのまま500ccのエンジンを作ったら熱効率は落ちますか？ という事です。

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なぜこんなことを聞くのかというと、EVのレンジエクステンダー化ができないのかと思うからです。リーフのように24kwhもの電池を積むのも重たいし、高いしで実用的ではありません。普通乗用車で10kwhくらいの電池を積んだEVなら、レンジエクステンダー用の発電エンジンは20～30馬力くらいで十分です。そうなると500cc位で十分という事になります。せいぜい2気筒か単気筒です。これでは振動が問題になります。

考え方としては2気筒の水平対向にして振動を打ち消すか、熱効率優先で単気筒にするか。

2気筒の水平対向にして振動を打ち消せば、エンジンを駆動輪に直結するモードにしても大して振動は問題にならないだろうからシリーズハイブリッド/パラレルハイブリッドのどちらも可能だろう。
単気筒だとエンジンを駆動輪に直結するモードのときは振動対策が難しいので発電専用のシリーズハイブリッドオンリーになるだろう。

でも水平対向2気筒ではエンジンが長くなって収めにくいし、コストを考えるとそこまでして直結モードを作ってパラレルハイブリッドにする必要もない気がするので、シンプルに単気筒の発電専用エンジンを積んでレンジエクステンダーを作ってほしいと思うようになりました。

回答No.1

rgm79quel · ベストアンサー

４気筒のウチ２発点火しないだけで
エンジン内部の偏りで内部が焼き付き
ブローします。

実際に、簡単にエンジンが成仏しました。

ですので
4気筒のエンジンのうちの一つのシリンダを使って単気筒にすることは
不可能です。

さて

＞せいぜい2気筒か単気筒です。これでは振動が問題になります。

なりません、バランサーをつめば良いだけです。
でなければ
直６やＶ１２以外は振動が問題になることになってしまいます。

＞水平対向2気筒ではエンジンが長くなって収めにくいし、

そんなこともありません。

＞シンプルに単気筒の発電専用エンジンを積んでレンジエクステンダーを作ってほしいと

あるでしょうね。
これからはそういう設計も出てくるはずだと、個人的には確信しています。

お礼

ご回答ありがとうございます。いろいろお詳しくて勉強になります。

＞なりません、バランサーをつめば良いだけです。
＞でなければ直６やＶ１２以外は振動が問題になることになってしまいます。

それはわかります。多分、バランサーを積んでも残る振動が問題でレンジエクステンダーEVを出さないのだと思うのですが。

正直リーフも24kwhバージョンよりも「10kwh+20馬力エンジン」版の方が売れただろうと思うわけですが、20馬力エンジンの熱効率次第ではすごく魅力のないものになってしまいます。中止になりましたがスイフトレンジエクステンダーも660ccのエンジンを積んでいて、エンジンが回っているのを気付かせないほどの静かさでしたが、燃費は32km/lにとどまっているところを見ると発電エンジンによるシリーズHVと言うのは意外に損失が多いのかもしれません。

回答No.5

fxq11011

日本語が大切？。
熱効率、例　ガソリンで１０００Kカロリー発熱させて、それを運動エネルギーに変換、力学でいう仕事をさせます、その仕事量を熱エネルギーに換算したときの割合をいいます。
つまり、１０００calでできた仕事量が３００Kcalのときの熱効率は３０％。
１００％にならない要因として、摩擦、放熱、慣性質量による損失、他があります。
もっとも大きいのは慣性質量による損失？、高速のピストンを止め、逆方向に同じ速度に加速するのに必要なエネルギー。
あなたの言う熱効率は多分意味が違うのでは、放熱（熱を捨てる）だから、運動エネルギーに変換されていないことは確かです、そしてそれのみを持って熱効率云々を言っているだけに聞こえます。
放熱自体は機関を正常に動かすため必要不可欠でもあります。
放熱による損失が全損失に占める割合が小さければ、それの数パーセント改善しても全体の熱効率にほとんど影響がないことも考えられます。
当然のことながら、現実の生産では費用対効果も考慮されます。

お礼

ご回答ありがとうございます。よくわかりませんが、4気筒2000ccのエンジンと1気筒500ccのエンジンの熱効率はどちらがどのくらい上ですか？

回答No.4

fxq11011

そもそもガソリンエンジンの熱効率は２０％台、デイーデルで３０％台と効いています。
さらに発電機自体も効率１００％ではありません、ただ効率の良い定常運転でのみの使用も可能なため有利なだけです。
熱効率と言っていますが、具体的に何に対する効率か理解しているのか疑問を感じます。
４気筒エンジンのエンジンブロックそのままで？２気筒殺す、具体的にそのピストンやバルブ駆動をどうするのかで大分ちがうと思います、ただ爆発させないだけなら損失のほうが目立つはず。
簡単に言ってしまえば、冷却どうのこうのより燃料の発熱量に対する取り出せる運動量の効率を考えると稼働部分の慣性質量の小さいものが有利では・・・・・。
作りたがらないのは、そんな理由でなくガソリン車並みの発進・加速可能にするためには、その一瞬のためだけに大出力のモーターが必要になり、かつその瞬間に大量に消費し電力を同じ時間で充電するためにはやはりそれなりの大型の発電機が必要かも？、ただし普通充電電流は最大電流の十分の一以下で・・・？。
EVが普及して認識が変われば、わかりませんが現状では内燃機関使用のものと比較されます。

お礼

ご回答ありがとうございます。よくわかりませんが、4気筒2000ccのエンジンと1気筒500ccのエンジンの熱効率はどちらがどのくらい上ですか？

回答No.3

1-2-3-a-b-c

BMW i3のオプションのレンジエクステンダーと同様の物ということでしょうか？

お礼

そういう事です。本来は日本のメーカーが高い電池を無駄にたくさん積む前にやればいいことだと思ったのですが、なんで今さら海外メーカーが先に出してくるのかもわかりませんしね。

回答No.2

ts3m-ickw

熱効率は多少下がるでしょうが、具体的な数字が見つからないので推測です。すみません。
気筒休止システムは昔のアメリカ車や、最近のホンダ、フォルクスワーゲンで使われていますね。
http://www.honda.co.jp/tech/auto/vcm/detail/

シリンダーごとにバランサーを積んでいますから、1気筒にしてもそんなに振動しないと思いますよ。
発電機を回すくらいの負荷なら1気筒でも問題はなさそうです。

お礼

ご回答ありがとうございます。バランサーで振動を抑えることは知っていますが、それでも車メーカーは2気筒どころか3気筒でもやりたがらないので、やはり好ましくないのかと思っていました。
単気筒はどうしてもヤマハのSR400のスパパパパパパンッを連想してしまいます(笑。ワーゲンの気筒休止は出来がいいと評判ですね。どのくらいの熱効率になっているのか興味があります。
4気筒だと真中の2つは両側にシリンダがあるので熱の逃げる面積が半分だし、両脇のシリンダは3/4になっています。単気筒は周囲全てから熱が逃げる分、損失は多いかとも思いますがどの程度かよくわかりません。