車の燃費表示～高位発熱量と低位発熱量の違い～
車を知りたい
先生、「高位発熱量」の意味がよくわからないんです。水蒸気を凝縮させるとか、気化潜熱とか言われてもピンとこなくて…
自動車研究家
なるほど。「高位発熱量」は、燃料が燃えて水蒸気ができるんだけど、その水蒸気を冷やして水に戻したときに発生する熱も全部含めた熱量のことなんだ。イメージとしては、燃料を燃やして、さらにその熱で発電もするようなイメージかな。
車を知りたい
あ～、なんとなくイメージわいてきました！じゃあ、「低位発熱量」は水蒸気を水に戻す熱は含めないってことですか？
自動車研究家
その通り！「低位発熱量」は、燃料を燃やして発生する熱量だけを考えます。自動車の場合は、排気ガスが熱いまま出ていくから、水蒸気を水に戻す熱は利用できない。だから「低位発熱量」を使うんだね。
高位発熱量とは。
自動車用語の「高位発熱量」とは、燃料が完全燃焼した際に発生する熱量のことです。燃料が燃焼すると水蒸気が発生しますが、この水蒸気を冷やして液体に戻す際に発生する熱を含めたものを高位発熱量と言います。逆に、水蒸気を冷やさずに気体のままの状態での熱量を低位発熱量と言います。自動車のエンジンでは、燃焼後のガスが排出されるまでの温度は水蒸気が液体に戻る温度よりも高いため、エンジンの熱効率を計算する際には低位発熱量が用いられます。
自動車のエネルギー源：燃料の発熱量とは
車を走らせるためのエネルギー源は、ガソリンや軽油といった燃料です。これらの燃料がエンジン内で燃焼することで、初めて車が動くための力が生まれます。 この時、燃料が燃焼する際に発生する熱エネルギーのことを「発熱量」と呼びます。発熱量は、燃料の種類や成分によって異なり、自動車の燃費性能に大きく影響を与える要素の一つです。
高位発熱量：完全燃焼時の最大熱量
ガソリンなどの燃料が燃焼する際に発生する熱量は、「発熱量」と呼ばれます。この発熱量には、大きく分けて「高位発熱量」と「低位発熱量」の二つがあります。 高位発熱量とは、燃料が完全に燃焼した際に発生する熱量のことを指します。これは、いわば燃料の持つエネルギーの総量を示すもので、理論上得られる最大の熱量とも言えます。
低位発熱量：現実の燃焼を反映した熱量
ガソリンや軽油などの燃料が燃焼すると、熱が発生します。この時発生する熱量には、高位発熱量と低位発熱量の2種類があります。車の燃費計算に使われるのは低位発熱量ですが、これはなぜなのでしょうか？
低位発熱量は、燃料が燃焼した際に発生する水蒸気の凝縮熱を差し引いた値です。一方、高位発熱量は水蒸気の凝縮熱も含めた値です。
実際の車のエンジンでは、排気ガス中の水蒸気は凝縮せずに放出されます。そのため、凝縮熱を利用することはできません。つまり、低位発熱量は、現実のエンジンの燃焼状態をより正確に反映した熱量と言えるのです。
燃費表示には、より現実に近い値を用いることが重要です。そのため、低位発熱量が燃費計算に採用されているのです。
自動車工学における低位発熱量の重要性
自動車の燃費性能を表す際、燃料の持つエネルギー量をどのように評価するかが重要となります。日本では伝統的に「低位発熱量」を用いて燃費計算を行ってきました。これは、ガソリンや軽油が燃焼した際に発生する水蒸気の凝縮熱を考慮に入れない方法です。
一方、欧州などでは「高位発熱量」を用いるのが一般的です。高位発熱量は、水蒸気の凝縮熱も含めた燃料の全発熱量を指します。そのため、高位発熱量で計算された燃費値は、低位発熱量で計算した場合よりも高くなる傾向にあります。
自動車工学の観点から、低位発熱量が重要視される理由は、エンジンの熱効率をより正確に反映できるためです。エンジン内部では、水蒸気は凝縮せずに排気ガスとして排出されます。つまり、凝縮熱は実際にはエンジン出力に寄与しません。低位発熱量を用いることで、エンジンの実質的なエネルギー変換効率を把握することができます。
燃費表示と発熱量：理解を深める
車のカタログやウェブサイトで燃費性能をチェックする際、「燃費」の隣に「WLTCモード」や「JC08モード」といった表記を目にしたことはありませんか？ これは、燃費を測定する際の走行モードを表していますが、実は燃費計算には、燃料の発熱量も関わってくるのです。
燃料が発する熱エネルギー量は、高位発熱量と低位発熱量の二種類で表されます。高位発熱量は、燃料燃焼時に発生する水蒸気を含めた熱量です。一方、低位発熱量は、水蒸気の凝縮熱を差し引いた熱量を指します。
日本では、以前は高位発熱量を用いた燃費表示が主流でしたが、2011年10月以降、国際基準に合わせる形で低位発熱量に基づく燃費表示へと移行しました。 そのため、カタログ数値だけでは、一概に新旧モデルの燃費性能を比較することはできません。燃費性能を正しく理解するには、測定に使用されている発熱量の種類にも注意を払う必要があると言えるでしょう。