BMW efficient dynamics

燃費のいい理由がいくつもあることが分かる動画を見つけた。自噴精度の高さ、ツインスクロール・ターボチャージャーとダブルVANOSの採用によって燃料効率の高いエンジンが第一の原因だ。

ダイレクトインジェクションを可能したのは、Boschの技術があったと覚えている。

高精度ダイレクト・インジェクション・システムとは、吸気バルブと排気バルブの中間に噴射圧力と応答性の高いピエゾ・インジェクターを配した直噴システムで、低回転での負荷が高い場合は、吸気および圧縮工程中に最大3回に分けて燃料を噴出し、最小限の燃料で最大のパワーを得る効率の良い燃焼を行います。

従来のターボ・エンジンは異常燃焼を防ぐために圧縮比を低めに設定せざるを得ないのですが、高精度ダイレクト・インジェクション・システムでは燃焼室に直接ガソリンを噴出することで圧縮比を高め、さらには噴射した燃料によって燃焼室が冷却される効果もあり、ターボチャージャーへのダメージも防ぐことが出来るのです。

しかし噴射されるガソリン圧が高いと、より細かい粒子となり大量の燃料が噴射されてしまうため、非常に高い精度で噴射制御を行う必要があります。

他社のダイレクト･インジェクションではガソリン噴射圧力は150気圧程度ですが、BMWの高精度ダイレクト･インジェクション・システムでは、最大200気圧まで燃料の圧力を高めることが可能で、この制御を実現しています。

バタフライを開け閉めして吸気を調節していたキャブレターはなくなったようだ。

直噴エンジンの場合、シリンダーには混合気ではなく空気のみを吸入するため、圧縮時にノッキングが発生しにくく、ポート噴射のエンジンに比べて圧縮比を高めることが可能となるのです。したがって、直噴エンジンはパワーを大きくできる、というメリットがあります。

もうひとつのメリットは、低燃費です。パワーを大きくすると燃費が悪くなる、というイメージがありますが、低燃費を実現しやすいのも、直噴エンジンのメリットです。

空気を吸入後に、燃焼室に噴射された燃料は、液体から気体に気化します。この時、同時に周辺空気の熱を奪うことで燃焼室内の温度が下がり、さらに燃焼室内の空気の量を多くすることができます。これらのことから、直噴エンジンは高パワーと低燃費が実現できるというわけです。                           

近年ではガソリンをシリンダー内に直接噴射する技術により圧縮行程では空気のみを圧縮するようになったためデトネーションの問題が解消され、2010年以降の乗用車では排気量を小さくして車重を軽量化して過給機によって出力を補い、総合的に走行燃費を低減するダウンサイジングコンセプトを採用する例が増えている。  

この動画でよくわかる。

この動画はefficient dynamic 技術の全体像を知るのに役立つ。