低回転型エンジンは高回転型エンジンより低燃費でメリットが数多い

V12エンジンブロック

スポーツバイクやスポーツカーは高回転型ガソリンエンジンを搭載しています。他方、トラックやバスは低回転型ディーゼルエンジンを搭載しています。

パッセンジャーカーに搭載されているクリーンディーゼルエンジンはパワーを出すためにトラックや観光バスよりは高回転型です。

しかし、ディーゼルエンジンである以上、クリーンディーゼルエンジンも低回転型エンジンに属します。

昔から、大型船舶のエンジンは低回転型の2サイクルディーゼルエンジンが主流です。

高回転型エンジンと低回転型エンジンは、それぞれメリットとデメリットがあってトレードオフの関係です。

高回転型エンジン

BMW ALPINA V12エンジン

昔からスポーツバイクのエンジンは高回転型ガソリンエンジンが主流。多くはレッドゾーンが10,000rpm以上に設定されています。BMWのMシリーズも伝統的に高回転型ガソリンエンジンを搭載しています。

かつて、バイクに17,000~18,000rpm以上回るDOHC直列4気筒、250ccエンジンが搭載されていました。そこまでエンジンを高回転まで回すメリットは何でしょう?

高回転型エンジンのメリット

NAガソリンエンジンの場合、最高出力(PS or kW)を上げるには、排気量を増やしてショートストローク化し、最高回転数を上げればいいのです。

そして、ハイカムシャフトを組んでシリンダーの吸気量を増やすことで、最高出力を上げることができます。

高回転型ガソリンエンジンの最大のメリットは、

一言で言うと、最高出力を上げることができます

よって、ゼロヨンのタイムや最高速度、サーキットのラップタイムを追及するのであれば、高回転型ガソリンエンジンの独壇場です。

名機と呼ばれるエンジンはエンジンフィールが滑らかで、独特のサウンドを響かせ、高回転域でカムに乗るエンターテイメント性も兼ね添えています。

あと、バイクのエンジンを含めると、単気筒エンジンからV12、W16気筒エンジンまで、ガソリンエンジンはディーゼルエンジンに比べて静粛性が高い特徴があります。

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高回転型エンジンのデメリット

世の中、高回転型エンジンの愛好家が少なくないと思います。乗り物にスポーツ性とスピードを求めると、高回転型エンジンが優位に立ちます。

しかし、高回転型エンジンは無視できないデメリットもあります。

・低速トルクが細い

・エンジンレスポンスの悪化(アイドリングからパワーバンドに入るまで時間が必要)

・燃費の悪化

・エンジンの常用回転数が高く、メカノイズが大きい

・高回転時、油温と水温が上がりやすい

ピストンエンジンを高回転まで回し、可能な限り最高出力を絞り出そうとすると、無視できないデメリットが顔を出します。

高回転型ガソリンエンジンはアイドリングからパワーバンドに入るまで、クランクシャフトからコンロッド、ピストン、バルブ、カムシャフト、カムチェーンの動きを加速させる必要があります。

これらムービングパーツの動きを加速させるためにも燃料が必要です。

また、高回転型ガソリンエンジンのバルブサージングを回避するために、バルブスプリングのレートを強化する必要があります。これにより、低回転のアイドリングが苦手なエンジンと化します。

当然、機械を高回転で動かすと各部の負担が大きくなるため、自ずと寿命が短くなります。

高回転型ガソリンエンジンは最高出力を優先させて、他の性能には目をつぶったスポーツエンジンなのです。

低回転型エンジン

メルセデス・ベンツCクラス-W205ディーゼルエンジン

低回転型エンジンと言えば、ディーゼルエンジンです。

昔からトラックやバス、建設重機、船舶、軍用車の世界ではディーゼルエンジンの独壇場です。

未だディーゼルエンジンは「うるさい」「黒い排気ガス」といったネガティブなイメージがあるかもしれません。

欧州の各自動車メーカーはかつてのディーゼルエンジンの諸問題に対する答えとして、クリーンディーゼルエンジンを開発し、市場に投入してきました。

パッセンジャーカー用のクリーンディーゼルエンジンが欧州で普及し、日本ではマツダがディーゼルエンジン開発に経営資源を投下してきました。

低回転型ディーゼルエンジンのメリット

低回転型ディーゼルエンジンのメリットはドライバビリティが良く、エンジンを回さなくても車両を力強く前に押し出してくれる特徴があります。

・低速トルクが太い

・エンジンレスポンスがいい(高回転まで回す必要が無い。)

・燃費がいい(熱効率がいい)

・ターボとの相性がいい

・燃料費が安い

・CO2排出量が少ない

・エンジン寿命が長い

低回転型ディーゼルエンジンのデメリット

メルセデス・ベンツの「OM651」DOHC直列4気筒、2200ccクリーンディーゼル・ターボエンジンの最高出力は、

170PS/3,000~4,200rpmのパワー、

40.8kg・m/1,400~2,800rpmのトルクを発生します。

ディーゼルエンジンはガソリンに比べてロングストローク&高圧縮で、低回転域で太いトルクを発生します。一方、高回転まで回せないため、最高出力を上げられないのです。

・最高出力を上げるのは難しい

・エンジンノイズと振動

・エンジンの重量増

・コスト高

ディーゼルエンジン搭載車をドライブすると、エンジンの低速トルクが太いこともあり、ドライブしやすい印象を受けます。

特に、長距離を走行する場合、低速トルクが太いエンジンはドライバーの疲労を軽減してくれます。

ディーゼルエンジンは発進と停止を繰り返す市街地から高速道路、ワインディングロードまで実用性が高いエンジンです。

高回転型エンジンと低回転型エンジンを比較すると、低回転型エンジンの方が実用性が高く、メリットが多いのです。

モータースポーツの世界では、高回転型ガソリンエンジンやターボエンジンの独壇場ながら、一般公道では低回転型エンジンの方がメリットが多いと言えます。

クリーンディーゼルエンジンの排気ガス処理

クリーンディーゼルエンジンの排気ガス処理に関しては、各自動車メーカーによって考え方とアプローチが異なります。

【メルセデス・ベンツ】

エンジンの圧縮比を高く設定し、排気ガスにAdBlue(尿素水溶液)を噴射することでNOx(窒素酸化物)を自動車排出ガス規制をクリア。

【BMW】

EGRと呼ばれる、排気ガスをエンジン内部に戻すことで自動車排出ガス規制をクリア。

【MAZDA】

エンジンの圧縮比を低く設定し、後処理無しで自動車排出ガス規制をクリア。

[番外編]MAZDA/マツダのSKYACTIV-Xエンジン

マツダのSKYACTIV-Xエンジンには、HCCI燃焼と呼ばれる技術が投入されています。これは、予め空気と燃料を混合し、圧縮によって着火させるエンジン。

燃料はガソリンながら、燃料を燃やす方法はディーゼルエンジンと似ています。

これは、半分はガソリンエンジンで残りの半分はディーゼルエンジンという、両エンジンのいいとこ取りしたエンジンとも言えます。

SKYACTIV-Xエンジンは、2018年以降のモデルから搭載予定のようで、ピストンエンジンのブレイクスルーを起こすのか注目されます。

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