研究開発に見た遠回りの結論にあきれる -水素エンジンと点火装置-


2014年5月28日水曜日

2014年、第24回人とくるまのテクノロジー展で見た


毎年パシフィコ横浜で行われる「人とくるまのテクノロジー展」(自動車技術会が主催し、今年は5月21日から23日までの3日間)。ここでは自動車技術の現在と未来が展示され、非常に興味深い内容があり、今年の来場者数はかなり多かったのではないかと思う。


パシフィコ横浜で行われるイベント。自動車の現在と未来に関するものが展示され、入場料は無料だ

 

その展示内容で、ヤハリと今更を見つけたので、アップしたいと思う。

 

最初は、ヤハリである。それは家電メーカーがEV業界へ積極的に参加し始めたこと。

何を隠そう、三菱自動車がi-MiEVを発売したとき、「これからは家電大型量販店の**カメラ、**電気などがもっと安いEVの販売を行うようになるのではないか。そのためには、自動車メーカーが開発したボディを積極的に販売すべきで、場合によっては、重要保安部品を組み込んだ、街工場でも安全性が高く、高品質なEVの製作ができるような環境作りが必要で、先陣を切ったメーカーはそのようなことを考え、やるべきでだ」、という話を開発者にしたことがある。

何故そのような発想に至ったのかというと、EVの製造コストで高価なものはバッテリーとそのシステム(モーターやインバーターなど)であり、そのふたつのコストが下がれば、EVはもっと買いやすくなる。

エンジンが無いということは、簡単に自動車が造れる、ということなのだ。ただし、衝突安全などの条件も満たそうとすると、街工場では無理。どうしても自動車メーカーが製造したボディが必要となる。

更に、どのように使用するかで、仕様の違うものがあるとしたら、それを選べばいい訳で、そこに1回充電での走行距離が大きく関係する。100キロの走行はしない、せいぜい30キロというのなら、それに合わせられるように仕様違いを作るのである。

一番の問題はバッテリーの製造コストであるから、高価な高性能バッテリーではなく、発展途上国が製造する安価な(密度は小さいが)もので十分となれば、EVの需要に弾みがつくだろう、という考えだった。クオリティが低くてもいいとなれば、モーターやインバーター、駆動ギヤなど、安価なものでまとめられるはず。

ところが、自動車メーカーが躊躇している間に、家電メーカーが参入してきた。バッテリー開発についてはノウハウが多く、これを自社でやるにはリスクが多い。でも、モーターやコントローラーなどは、作ってみれば結果はすぐに出せる。


三菱電機がEV業界へ参入するのか。バッテリーの開発はノウハウが多く、またすぐに結果を出せないが、モーターやコントローラー、駆動システムは造ってみればすぐにわかる。結果が出やすい、参入しやすい、ということなのだろう

衝突安全でもそれをパスさせるデータは多く、心配はないとなればEV事業に参入するのは当然の結果だろう。さて今後が楽しみである。

 
もうひとつは、今更である。

それは、点火プラグのこと。しかし、特別高性能ということではなく、接地電極の向きが悪いと、失火(というほどでもないが)の原因となり、HCの排出量が増えるばかりではなく、アイドリング中の不快な振動(アイドルストップが付いていたら関係ないか)に結びつく。

特に接地電極が吸気バルブ側を向いた状態で締め付けられると、最悪な条件となりやすい。

そこで考え出されたのが、どのような向きに締め付けられても、必ず電極間に混合気を導くための突起を設けた点火プラグ。


これが新しい点火プラグ。発想は新しくなくて、特別優れているとは判断しかねる。つまり、現在の日本車における点火プラグの締め付け後の接地電極位置は、どのエンジンもほぼ問題の出ない状況となるもの造りがされているということ

点火プラグの、スパークする電極間に混合気が入らない限り燃焼が起こらない。条件が悪ければ失火の原因となる。そうならないように考え出されたのが、デンソーの開発した“気流誘導プラグ”。接地電極から少し離れたところに、突起をつくり、そこに当たった混合気を電極に誘導しようとするもの。でもね~なのだが

しかし、最近のエンジンは吸気の最中にスワール(横周りの渦)やタンブル(縦回りの渦)を積極的に使うようになり、点火プラグの電極間には混合気が入りやすい状態で、それほど失火が起きないというのが実状なのだ。それでも吸気バルブが大きくシリンダーボアの大きなエンジンなら効果があるだろう。

また、締め付けたときの接地電極位置が重要である、という話は数十年前から採り上げており、私自身、使用する数より数本多くの点火プラグを購入し、その中からベストな位置になるようなものを選び、実際にクルマやバイクで実施している。

更に、その当時、トヨタ自動車のエンジン開発担当者と話しをし、締め付け後の接地電極の向きについて、どのように考えているか聞いてみると「トヨタの場合、アイドリングの乱れは許されませんから、点火プラグの締め付け後における接地電極の向きについて、神経質になっています。そのため、プラグメーカーと話をして、トヨタのエンジンはこの角度から点火プラグのネジを切り始めるので、そちらもそれに合わせられるような位置に接地電極をつけてほしい、という要望を出しています」という話だった。

そういえば、最近の国産車(クルマもバイクも)は、とんでもない角度に、締め付け後の接地電極が来るものがないように思う。輸入車と海外点火プラグは、どれも思わしくなかった。

2014年5月19日月曜日

Aピラーをいくら細くしても、これじゃね~


運転席からの死角をできるだけ少なくして、事故に結びつかないよう、クルマの設計者はボディデザインと衝突安全を確保しながら、特にAピラーについて、特別気を遣っているのだが・・・

 

何に気を遣うかというと、角度と太さである。

 

しかし、メーカー純正オプションとして装備されるサイドバイザーは、なんと、Aピラーが太くなったかのような、スモーク樹脂で見た目はいい。でも、せっかく細く作られ、死角を最小限にした構造なのに、意味がない。

 

Aピラーの傾斜角が多く(デザインのためだけではなく衝突安全やボディ剛性も関係する)、そのため雨天であると窓を少し開けただけで、水滴が室内に入ってしまう。

 

これを防止するには、サイドバイザーを前方へ延長して、Aピラー部分まで持ってこなければならない。

 

ところが、それをやると死角が多くなる。クリア樹脂を使っても経年変化で透明度は下がり、まるでスモークのような感じで死角が増える。

 

これを防止するには、サイドバイザーの延長している部分を切り、その上に雨水用のドリップ(雨どい)を製作すれば済む。

 

つまり、サイドバイザーの形状を生かしながら、水滴が入らないような工夫が必要で、以前乗っていたホンダ・フィットのサイドバイザーは、加工して目的を達成させた。

 

このくらいは自動車メーカーが考えてもいいんじゃないかな。

この状態だから死角が多くなり、せっかく細く設計されたAピラーも意味がなくなってしまう

そこで以前乗っていたホンダ・フィットでは、このようにサイドバイザーの前方部分を切り取り、視界を確保した。ドリップはシリコンシーラントを塗りつけた。このときには仕上げをしていなかったが、後日回転ヤスリで見栄えを上げた。このような考えは、自動車メーカーがもっと積極的にするものだと思う

2014年5月8日木曜日

BMWi3について思うこと

BMWが造ったEV(電池自動車)他の自動車評論家はどう評価するのだろうか。メーカー、広報の言われたままか。慣れれば問題ないと評価するのか。私はそのように評価しない。

確かにボディは最新技術のCFRP(カーボンプラスチック)で、シャシーはアルミ。剛性面では完璧とはいえないが、最初にやったということでは十分に評価はできる。

動力性能もすごい。モーターは自社製だというのだが、そのトルクの出方はこれまでのEVとは確実に違う。

一般的にはモーターのトルクが最大な回転数は、回る瞬間で、そこから回転数が増えるに従い低下するのだが、BMWが開発した(制御も重要)モーターの持つトルク特性は、回転が高くなっても低下する気配を見せない。

どうしてなのだろうか、広報担当者は「分からない」という。

しかし、この強力なトルクもアクセルペダルから足を離したとたん、強烈な回生ブレーキとなって乗員を襲う。エンジン搭載車のエンジンブレーキとは違って、穏やかに作用するわけではなく、強烈に作用する。しかも停止するまでそれが連続するのだから、疲れがたまる。

普通に走らせるのであるなら、かなりの高速であってもブレーキペダルの世話になる必要はないぐらいの減速と制動。広報担当者は「慣れれば問題ないという評価が多いのですが」というが、それはないだろう。

もちろん目的は回生量をできるだけ多くして、バッテリーの残量を多く確保するためだが、この走りではクルマとしての資質に疑問が出る。

リヤドライブであるから、雪道のコーナリングで、アクセルを放したとたん、スタビリティ制御が働く前にスピンする、と判断しても不思議ではない。その点についても広報担当者は「ドイツ本国の開発では、それも想定していると思うのですが・・・」。

一時問題となったトヨタプリウスの滑空事件だが、同様なことがどの速度からでも起きそうな気がしてならない。ブレーキペダルに足が掛かっていないだけに、さらにABS作動が遅れることにもなりそうだ。

また、バッテリーの充電は急速充電器と一般家庭にも一部引き込まれている、三線単相から取る200Vの専用線という。一般家庭に取り付けられている100Vには対応していない。三線単相からEV充電専用にコンセントをつけると、最低13万円以上かかる。これも問題だろう。
ボディはCFRP、シャシーはアルミ。ものすごく軽量ではある。専用設計の素晴らしさだ。なお、バッテリーだけの搭載モデルと、そのバッテリーに充電するためのエンジンを載せたモデル(レンジエクステンダー)がある

2014年5月1日木曜日

特許が取れるブレーキのエア抜きホース・でもね~

ワンマンブリーダーとか何とか言っても、それが確実ではないし使い勝手も悪く、ブレーキフルードのロスも多いのが現状。

二人で、声を掛け合って作業しなければならないかの理由は、ブリーダープラグから排出したエアを再度吸い込んでしまうからだ。

何故吸い込むのかというと、ブレーキペダルを踏んでから放したとき、内部に吸引作用が働く。なので、ブリーダープラグを閉めないと、エアが逆流してしまう。

更に排出したホースの中にあるエアだけではなく、ブリーダープラグとシリンダーのネジ部からエアを吸い込むのである。

そのため、以前アップしたような、ワンウエイバルブを組み込んだブリーダープラグがあるのだが、求められる条件に合わせる方法があった。それは、ブリーダープラグのネジからエアを吸い込まないような作用を、排出したブレーキフルードそのものにさせればいい、ということ。

つまり、排出させるためのビニールホース(耐油でもシリコンでもいい)を高いところまで引き回し、更に途中にフルード溜りを取り付ける。

ブリーダープラグは3/4回転ほど開き、そのまま数分待っていると、フルードがビニールホースの中に流れ出してくる。

20~30cmの高さになるまで排出させる。この状態になったら、ブレーキペダルを踏んでも、エアが逆流することはない。

ブレーキ関係を全てOHしたときには、最初のシリンダーにフルードは出てくるまでかなりの時間がかかり、マスターシリンダーのフルードを切らさないよう、注意しなければならない。

それは当然のことで、各所に溜まるエアを押し出すための時間である。

待つ時間を少なくする方法は、中間に取り付けたフルード溜りに、フルードを注入してブリーダープラグに排出ホースを取り付けること。

この状態で、ブリーダープラグを3/4回転ほど緩め、ブレーキペダルを何回も踏み続ければ、効果的にブレーキシステム内のエアを押し出すことができる。

排出した、あるいはそこに溜まるフルードが逆流する力で、ブリーダープラグとシリンダーのネジ部から、エアを吸い込まないようになる。

シリンダーの中に吸引作用が働いても、吸い難いブリーダーのネジ部より、吸い易いホース側に吸引作用が強く働いて当然で、その力を利用して、ワンウエイバルブと同様な仕事をさせるだけだ。

何故かと言うと、ブリーダープラグから押し出されたフルードは、高いところから落ちようとする力が作用して、シリンダーの中に吸引作用が働いても、ブリーダープラグとシリンダーのネジからエアを吸うより、排出したフルードが落下する力が勝ち、ネジ部からエアが入り込むことはない。

これ、特許が取れる製品だけど、誰でも簡単に作れるし、特許の申請料を考えたら、絶対に元が取れないのでやらないだけだ。
シリコンホースの間に適当な大きさの容器を取り付ける。ただそれだけ
これが取り付けた容器。たまたま自宅にあったバイク用の燃料フィルターだが、ホースとつなげる構造なら何でもいい。但し、あまり大きなものは使い勝手が悪いので、適当な大きさを選びたい。また、中に溜まるフルードが見えることは重要
このように排出ホースと中間に取り付ける容器は高い位置にする
このような状態となれば、ブリーダープラグに対して、排出したフルードは逆流する力が強く、ブレーキペダルから足を離しても、シリンダーとブリーダープラグのネジ部からエアを吸い込むことはない。つまり、ワンウエイバルブと同様な働きをするので、一人で確実にフルード交換やエア抜きができる。今のところ確実で、バキュームポンプを使ったものより作業性がいいだけではなく、製造コストも安い