ハイブリッド・エンジン

【ハイブリッド・エンジン(2)】蒸気機関

【ハイブリッド・エンジン(1)】外燃機関と内燃機関➡

2016年の世界情勢で、車の燃費をさらに向上させることは必須の目標です。ヨーロッパ(EU)の2021年の規制ででは、日本のJC08規制より実走に近い規制で、日本の誇るハイブリッド車であるプリウスの40km/Lでもクリアすることは叶わないと見られています。
そこでハイブリッド・エンジンを主として、現在の自動車用エンジンについて、周辺知識を含めて基礎知識を確かめておきたいと考えます。

JR東日本公式サイトよりD51

D51

出典:https://www.jreast.co.jp/railway/joyful/d51.html

蒸気機関の宿命

蒸気機関を見るとピストン運動を回転運動に変える仕組みが良く分ります。蒸気機関車全体を見ると円筒形の大きなボイラーが大部分を占めて、実際に力を出しているピストンの入ったシリンダーが大変小さく見えます。これはレシプロ式の蒸気機関であり、現在発電に用いられている蒸気タービンは原子力発電など大型の発電施設では現在でも用いられています。

マキや石炭を燃料としていた時代では蒸気機関車は花形として活躍しました。次第に石油が普及してくると外燃機関の効率の悪さが問題となって、自動車など小型の機関では内燃機関が浸透してゆきました。

機関車の動輪を連結棒でつなぎ、主連棒でピストンと連結しているその先に、小さなシリンダーが見えます。この機関全体の大きさ重量のかさみ方は、どうやっても内燃機関にはかないません。

機関車で一時代を築いたあと、大型の発電所などでは蒸気タービンに替わり、自動車などでは使われなくなっていきました。

1923年型スタンレー・スチーマー https://ja.wikipedia.org/wiki/蒸気自動車

蒸気自動車で内燃機関とそん色ない小型化ですが、使いやすさと高性能化で限界があります。現在、問題となっている熱交換率で内燃機関にはかなわないのでした。

蒸気自動車

燃料を燃やしてその熱を蒸気に変えてピストンを動かす、蒸気を媒体とすること自体が効率を落としています。それに引き換えガソリン・エンジンはシリンダー内でガソリンを燃やし、直接ピストンを動かしていることで、熱効率の良さでは圧倒的であり、さらには機関全体として体積がこれまた圧倒的に少なくて済み、重量では比較しようがありません。

現在、燃費を争う技術としては採用しようがない差でありましょう。

原子力発電などでは炭酸ガスなどを発生しませんので、蒸気を介してタービンを回すことでも使われることになります。

【ハイブリッド・エンジン(3)】内燃機関➡

 

-ハイブリッド・エンジン