燃費向上！可変補機駆動の仕組み
車を知りたい
先生、『可変補機駆動』って、普通のエンジンの回転数を制御するのと何が違うんですか？
自動車研究家
良い質問ですね！通常のエンジン回転数の制御は、アクセルを踏む強さで調整するよね。でも、『可変補機駆動』はエンジンに繋がっているオルタネーターやエアコンプレッサーなど、補機類の回転を個別に制御する技術なんだよ。
車を知りたい
へえ〜。でも、なんでわざわざ個別に制御する必要があるんですか？
自動車研究家
それは、エンジンの回転数に関係なく、必要な時に必要な分だけ補機を動かすことで、燃費を向上させたり、静粛性を向上させたりするためなんだ。例えば、エアコンが必要ない時は、コンプレッサーを停止させてエネルギーの無駄を減らすことができるんだよ。
可変補機駆動とは。
「可変補機駆動」とは、車のエンジン回転数に関係なく、オルタネーターやパワーステアリングポンプ、エアコンプレッサーなどの補機類を動かす装置のことです。エンジンが高速回転している時でも、これらの補機が必要以上に回転しないように、クランクシャフトからの動力伝達を調整します。駆動方式には、オン・オフ型と連続制御型の2種類があります。連続制御型は、動力伝達軸に流体カップリングを設けたり、Vベルトを使った可変プーリー式を採用したりすることで、回転数が上がりすぎるのを防ぎます。また、電磁クラッチなどを使い、段階的に切り替える方式も検討されています。
可変補機駆動とは？
車の燃費を向上させるための技術の一つに、「可変補機駆動」というものがあります。では、そもそも「補機」とは何なのでしょうか？エンジンは車を走らせるための動力源ですが、そのエンジンが円滑に動くためには、様々な部品の助けが必要です。例えば、エアコンを動かすコンプレッサーや、ハンドル操作をアシストするパワーステアリングなどです。 これらの「エンジンを補助する部品」のことを「補機」と呼びます。そして、「可変補機駆動」とは、これらの補機が必要に応じて動力を得たり、逆に動力を抑えたりすることで、燃費向上を図るシステムなのです。
従来の補機駆動との違い
従来の補機駆動システムは、エンジン回転数に比例して動作するものが一般的でした。つまり、エンジン回転数が上がると、それに合わせて補機も常にフル回転していたのです。しかし、走行状況によっては、補機が必要以上の力で動いているケースも少なくありませんでした。例えば、エアコンは冷房が効いている状態であれば、常にフルパワーで稼働する必要はありません。このような無駄なエネルギー消費を減らすために、可変補機駆動システムが開発されました。
可変補機駆動が燃費を向上させる仕組み
自動車のエンジンは、燃料を燃焼させて得たエネルギーでタイヤを動かすだけでなく、エアコンや発電機、パワーステアリングといった様々な補機類も駆動しています。従来のエンジンでは、これらの補機類は常に一定の回転数で駆動していましたが、可変補機駆動システムでは、走行状況やエンジンの負荷に応じて補機類の回転数を最適に制御します。
例えば、エンジンの負荷が低い定速走行時などには、補機類の回転数を必要最低限に抑えることで、エンジンの負担を減らし、燃費を向上させることができます。また、発進時や加速時など、エンジンのパワーが必要な場合には、補機類の回転数を上げて必要な動力を確保します。このように、可変補機駆動システムは、エンジンの負荷状況に応じて補機類の駆動を最適化することで、燃費の向上だけでなく、排出ガス削減にも貢献しています。
可変補機駆動の種類：オン・オフ型と連続制御型
自動車の燃費向上技術として、エンジンの出力の一部を利用して動く補機類の作動を最適化する「可変補機駆動」が注目されています。従来の補機類は、エンジンの回転数に関わらず一定の力で駆動していました。しかし、走行状況に合わせて必要な分だけ補機類を駆動することで、エンジンの負担を減らし、燃費を向上させることができるのです。
可変補機駆動には、大きく分けて「オン・オフ型」と「連続制御型」の二つの種類があります。オン・オフ型は、必要な時だけ補機を駆動させ、不要な時は完全に停止させる方式です。例えば、エアコンのコンプレッサーをエンジン回転数や車速、エアコンの設定温度に応じてオン・オフ制御することで、燃費向上を図ります。
一方、連続制御型は、電磁クラッチや電動オイルポンプなどを用いて、補機の駆動力を連続的に変化させる方式です。これにより、よりきめ細やかな制御が可能となり、オン・オフ型よりもさらに燃費向上効果が期待できます。例えば、パワーステアリングの油圧を走行状況に応じて細かく調整することで、運転の快適性を維持しながら燃費を向上させることができます。
今後の展望：さらなる進化と普及に向けて
可変補機駆動システムは、自動車の燃費向上に大きく貢献する技術として、今後も進化と普及が期待されています。 さらなる燃費向上を目指し、電動化やシステムの小型化・軽量化などが進められています。 また、ハイブリッド車や電気自動車への搭載も進んでおり、電動化との相乗効果で、より一層の燃費向上が見込まれます。さらに、将来的には自動運転システムとの連携により、走行状況に応じた最適な補機制御が可能となり、燃費向上効果はさらに高まると予想されます。 可変補機駆動システムは、自動車の環境性能向上に不可欠な技術として、今後も進化を続けながら、広く普及していくことが期待されています。