車の燃費を理解する：低位発熱量とは？
車を知りたい
先生、低位発熱量ってなんですか？高位発熱量との違いがよくわからないです。
自動車研究家
なるほどね。低位発熱量というのは、燃料を燃やした時に、実際にエンジンを動かす力になる熱量のことだよ。 一方、高位発熱量は、燃料を燃やした時に発生する熱量すべてを含んでいるんだ。違いは、水蒸気の熱を含めるかどうかだよ。
車を知りたい
水蒸気の熱ですか？
自動車研究家
そう。燃料が燃えると、二酸化炭素と一緒に水蒸気が発生するよね。高位発熱量は発生した水蒸気の熱も含めたものだけど、低位発熱量は水蒸気の熱は除いて考えているんだ。だから、自動車のエンジンの熱効率を計算するときは、実際に仕事に使える熱量である低位発熱量を使うんだよ。
低位発熱量とは。
自動車用語の「低位発熱量」とは、燃料が燃焼して仕事に変換できる熱量のことで、エンジンはこの一部を動力に変えています。エンジンの熱効率は、動力を熱量に換算した値を燃料の発熱量で割って算出しますが、この計算には低位発熱量が用いられます。例えば、ガソリンの低位発熱量は約4万4000kJ/kg(1万500kcal/kg)です。一方、燃料の燃焼によって水蒸気が発生しますが、これを水として存在すると仮定した場合、蒸発熱も発熱量に加える必要があります。これを高位発熱量と呼びます。しかし、エンジンの排気ガス中の水は水蒸気として存在するため、燃料の発熱量としては蒸発熱を差し引いた低位発熱量が用いられます。
低位発熱量とは何か：エンジンの仕事量との関係
燃費性能の指標として使われる「低位発熱量」。この数値は、燃料が燃焼する際に発生する熱量を指しますが、エンジンの実際の仕事量との関係を理解することが、燃費の向上に役立ちます。
ガソリンや軽油などの燃料は、燃焼によって熱エネルギーを発生させます。この時、発生した熱の一部はエンジンの駆動に利用され、残りは排気ガスや冷却水などとして排出されます。 低位発熱量は、燃料が完全に燃焼した際に発生する熱量から、水蒸気の凝縮熱を引いた値を指します。
エンジンの仕事量は、この低位発熱量を基準に計算されます。つまり、低位発熱量が大きい燃料ほど、理論上は多くのエネルギーを取り出すことが可能となります。しかし実際には、エンジンの熱効率や駆動系の損失など、様々な要因が燃費に影響を与えるため、低位発熱量だけで燃費を判断することはできません。
それでも、低位発熱量は燃料の持つエネルギーポテンシャルを示す重要な指標です。燃料の種類や品質によって低位発熱量は異なるため、燃費向上のためには、低位発熱量の概念を理解し、車の使用状況に適した燃料を選ぶことが大切です。
ガソリンのエネルギー効率：低位発熱量で見る
ガソリンを燃焼させると、熱エネルギーが発生し、車が走ります。この時、発生する熱エネルギーの量を「発熱量」と呼びます。 発熱量には、水蒸気の凝縮熱を含む「高位発熱量」と、含まない「低位発熱量」の2種類があります。
車の燃費を考える上で重要なのは、実際にエンジンで利用できるエネルギー量を示す「低位発熱量」です。 なぜなら、エンジンの排気ガス中の水蒸気は凝縮せずに排出されるため、その凝縮熱は利用できないからです。
日本では、カタログ燃費の算出に低位発熱量が用いられています。そのため、カタログ燃費を見る際は、この数値がガソリンの持つエネルギーをどれほど効率的に走行エネルギーに変換できているかを表していることを理解することが大切です。
高位発熱量との違い：水蒸気の熱はどこへ行く？
ガソリンなどの燃料が持つエネルギー量を表す指標として、「発熱量」があります。車の世界で燃費を語る際によく使われる「低位発熱量」は、燃料の燃焼によって発生する熱量から、水蒸気の凝縮熱を除いたものを指します。
では、高位発熱量との違いは何でしょうか？ 高位発熱量は、水蒸気の凝縮熱も含めた熱量を表します。ガソリンが燃焼すると、二酸化炭素とともに水（水蒸気）が発生します。高位発熱量は、この水蒸気が凝縮して液体に戻る際に放出する熱エネルギーまで含めたものなのです。
しかし、車のエンジンでは、排気ガス中の水蒸気は凝縮する前に大気中に放出されます。つまり、凝縮熱は利用されず、車の走行エネルギーには貢献しません。そのため、車の燃費計算には、実際に利用できるエネルギー量を示す低位発熱量が用いられるのです。
燃費計算と低位発熱量：なぜ重要なのか？
ガソリン車やディーゼル車を選ぶ際、誰もが一度は「燃費が良い」という言葉を耳にするでしょう。カタログに表示されている燃費は、私たちが車を所有する上で、燃料コストを左右する重要な指標です。しかし、この燃費計算の裏には、「低位発熱量」という要素が大きく関わっていることをご存知でしょうか？
低位発熱量とは、簡単に言えば、燃料を燃焼させた際に発生する熱量から、水蒸気の凝縮熱を除いたものを指します。従来の燃費計算では、この低位発熱量が基準とされてきました。しかし、近年注目されているのが、水蒸気の凝縮熱も含めた「高位発熱量」を用いた燃費計算です。
では、なぜ低位発熱量ではなく、高位発熱量が重要視され始めているのでしょうか？それは、高位発熱量を用いることで、より実走行に近い燃費を把握できるからです。従来の低位発熱量を用いた計算では、エンジンの熱効率を過小評価してしまう傾向にありました。高位発熱量を用いることで、より正確な熱効率、ひいてはより実態に即した燃費性能を理解することができるのです。
環境性能への影響：低位発熱量を考慮する意味
自動車のカタログに表示される燃費は、燃料のエネルギー量を低位発熱量で計算しています。低位発熱量とは、燃料を燃焼させた際に発生する熱量から、水蒸気の凝縮熱を除いた値です。一方、従来の燃費計算で用いられてきた高位発熱量は、水蒸気の凝縮熱を含む値です。
低位発熱量を考慮することで、より実態に即した燃費評価が可能になります。なぜなら、ガソリン車の排気ガスには水蒸気が含まれており、通常走行時には凝縮熱を十分に回収できないからです。つまり、高位発熱量を用いた計算では、実際に利用できるエネルギー量よりも多く見積もってしまうことになります。
環境性能の観点からも、低位発熱量を考慮することは重要です。地球温暖化対策として、自動車の燃費向上は喫緊の課題です。より正確な燃費表示を行うことで、消費者は環境負荷の低い車を選択しやすくなり、メーカー側も燃費向上技術の開発に一層力を入れるインセンティブが生まれます。
このように、低位発熱量を用いた燃費表示は、消費者とメーカーの双方にとって、より環境に配慮した自動車社会の実現に貢献する重要な指標と言えるでしょう。