クルマの空気抵抗と戦う『内部流』の秘密
車を知りたい
先生、「内部流」ってなんですか？ 車の空気抵抗と関係があるみたいなんですが、よくわかりません。
自動車研究家
いい質問ですね。「内部流」は、車が走るときに車体の中を通る空気の流れのことです。例えば、エンジンルームやラジエーターを通る空気の流れが「内部流」です。この流れが悪いと、空気抵抗になって燃費が悪くなってしまうんですよ。
車を知りたい
なるほど。エンジンルームの中を空気が通るんですね。でも、エンジンを冷やすためには空気の流れが必要ですよね？
自動車研究家
その通り！ エンジンを冷やすためには空気の流れは必要ですが、むやみに空気を通せばいいわけではありません。空気抵抗を減らすためには、エンジンルーム内をスムーズに空気が流れるように設計することが重要なんです。
内部流とは。
車が走行する際に、車体内部にも空気の流れが発生します。これを『内部流』と呼びます。空気はグリルやラジエーター、エンジンルーム、そして車室内などを通過し、その過程で抵抗を生み出します。実は、車全体の空気抵抗の約10％は、この内部流によって発生していると考えられています。特にエンジンルーム内の空気の流れが抵抗の大部分を占めているため、スムーズに空気を排出することが、空気抵抗を減らす鍵となります。ただし、ラジエーターを通過する際に風の速度は3分の1にまで低下するため、その点も考慮する必要があります。
見えない敵『内部流』とは？
クルマの燃費を向上させるためには、空気抵抗を減らすことが重要となります。Cd値など、車体の形状によって変わる空気抵抗はイメージしやすいですが、実は車体内部の空気の流れ、すなわち『内部流』も大きな抵抗を生み出しています。
見えない敵である『内部流』は、具体的にどのようなものでしょうか？例えば、走行中の車は、エンジンルームや車体の下、そしてタイヤハウスなど、様々な場所に空気を通過させています。この空気の通り道が狭くなっていたり、複雑な形状をしていたりすると、空気の流れが阻害され、抵抗となってしまいます。これが『内部流』による抵抗です。
空気抵抗を増やす内部流のメカニズム
クルマの燃費を向上させるためには、空気抵抗の低減が欠かせません。空気抵抗には、車体外部を流れる空気による抵抗だけでなく、エンジンルームや車体内部を流れる空気の流れ、すなわち「内部流」も大きく影響することをご存じでしょうか？
一見すると、車体内部を流れる空気は、外部を流れる空気ほど抵抗に影響ないように思えるかもしれません。しかし実際には、エンジンルーム内の複雑な形状や、ラジエーター、吸気口など、空気の通り道には多くの障害物が存在します。これらの障害物によって空気の流れが乱れ、抵抗が発生するのです。これが、空気抵抗を増やす内部流のメカニズムです。
例えば、エンジンルーム内に空気の渦が発生すると、その渦自体が抵抗となるだけでなく、車体外部の空気の流れにも悪影響を及ぼし、さらなる抵抗増加につながります。また、ラジエーターや吸気口など、空気を取り込む箇所では、空気の流速が変化することで圧力損失が発生し、これもまた抵抗増加の原因となります。
エンジンルーム内の熱気と闘う
クルマが走行するときに受ける空気抵抗は、燃費や走行性能に大きく影響します。特に高速走行時、その影響は顕著になります。空気抵抗を減らすために、ボディ表面の形状を工夫することは広く知られていますが、実は目に見えないクルマの内部を流れる空気、「内部流」もまた、重要な要素なのです。
この内部流の中でも、特に重要なのがエンジンルーム内の空気の流れです。エンジンは高温で動作するため、大量の熱を発生させます。この熱がエンジンルーム内にこもってしまうと、エンジンの冷却効率が低下し、最悪の場合、オーバーヒートを引き起こしてしまう可能性もあるのです。 エンジンルーム内の熱気を効率的に排出するために、エアインテークやダクトの形状、配置が緻密に計算されているのです。
最新のスポーツカーに見られるような、ボンネットフード上のエアアウトレットなども、この熱気を排出するための工夫の一つです。空気の流れをコントロールし、エンジンルーム内の温度上昇を抑えることで、クルマの性能を最大限に引き出すことができるのです。
内部流を制して空力性能アップ
クルマが風を切るように走る姿をイメージするとき、多くの人はボディ表面を流れる空気の流れを思い浮かべるでしょう。しかし、見えないクルマの内部を流れる空気「内部流」も、空力性能に大きな影響を与えているのです。
エンジンルームや車体下面など、複雑に入り組んだ空間を縫うように流れる内部流。その流れが乱れると抵抗の原因となり、燃費悪化や走行安定性の低下につながります。逆に、内部流をスムーズにすることで空気抵抗を減らし、燃費向上や静粛性の向上など、さまざまなメリットが生まれます。
最新のクルマ開発では、コンピューターシミュレーションなどを駆使して、より理想的な内部流を作り出すための工夫が凝らされています。例えば、エンジンルーム内の部品配置を最適化したり、車体下面にカバーを装着したりすることで、空気の流れをコントロールしているのです。
未来のクルマは内部流コントロールで進化する
クルマが走行するとき、その周りには空気の流れが発生します。特に先頭部分は空気の壁にぶつかるため、大きな抵抗を受けます。この抵抗を減らすために、クルマのボディは流線型のデザインが採用されています。しかし、空気抵抗はボディの外側だけでなく、エンジンルームや車体内部の空気の流れ「内部流」も大きく影響します。
内部流をコントロールすることで、エンジンの冷却効率を上げたり、走行安定性を高めたりすることが可能になります。例えば、フロントグリルから取り込んだ空気をエンジンルーム内で効率的に流し、熱くなった空気をボンネットの隙間や車体の下から排出することで、空気抵抗の低減と冷却効果の向上が期待できます。
近年では、コンピューター制御で内部流を最適化する技術も開発されています。センサーで空気の流れや温度を計測し、状況に応じてフロントグリルの開閉やエアロパーツの角度を調整することで、空気抵抗を最小限に抑えながら、エンジンの性能を最大限に引き出すことが可能になります。
このように、目に見えない内部流をコントロールする技術は、未来のクルマの燃費向上、走行性能の向上、そして環境性能の向上に大きく貢献していくと考えられています。