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車のエンジンの仕組みについて。ターボ車についても紹介します!

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車のエンジンの仕組みについて。ターボ車についても紹介します!

車のエンジンの仕組みについて。ターボ車についても紹介します!

 

近年、ターボ車の人気が復活しています。燃費が悪いかわりにパワーが強いターボエンジンは、スポーツカーなどで使用されていましたが、乗用車でも使用されるようになりました。

 

エンジンを小さくすることで足りないパワーを補うために、ターボエンジンの技術を使っているのです。そんな、エンジンの仕組みとターボエンジンの特徴について説明します。

 

 

エンジンは4つの工程を回して動いている!

エンジンの仕組みは、「吸入」「圧縮」「燃焼」「排気」の4つの工程に分けることができます。この一連の流れを一巡として、繰り返すことで車は稼働しています。

 

1.吸入

まずは、ガソリンと空気を混ぜた混合気をエンジンが吸い込みます。

 

2.圧縮

吸い込んだ混合気を圧縮させます。混合気をそのまま燃やしてしまうよりも、圧縮をおこなうことで、燃やしたときのエネルギーが増大するのです。

 

3.燃焼

圧縮した混合気を燃やして、爆発させます。このエネルギーを、運動エネルギーに変えることで車を走らせることができるのです。

 

4.排気

混合気を燃やすことでガスが発生するので、排気します。

 

上記の工程をコンピュータが制御することによって、車をスムーズに走行させています。爆発させるタイミングや、混合気の配分を調整することでドライバーの意図した通りの走行をおこなうことができるのです。

 

エンジンには、3種類の形状があります。こちらについても説明させていただきます。

 

直列エンジン

直列エンジンは、シリンダーを直列に配置したエンジンで、振動を少なくするために作られた配列になります。部品点数を最小限に抑えることができるが、多く並べると長くなってしまうことが欠点となります。

 

V型エンジン

V型エンジンでは、交互にV型に配置することで短くシリンダーを配置したエンジンになります。排気量の多い車に使われているエンジンです。

 

水平対向エンジン

水平対向エンジンは、シリンダーを水平にし、交互に配置したエンジンになります。対となるシリンダーがお互いの振動を打ち消し合うことで、振動を少なくすることができます。しかし、スペースを大きくとってしまうため、最近の車では使用されなくなりました。

 

どのエンジンもシリンダーが多いほど、強い力を生み出すことができ、速く走れるようになります。

 

ターボ車とは具体的にどういう車?

ターボ車とは具体的にどういう車?

 

ターボ車は簡単に説明すると、パワーのある車となります。さきほど、エンジンの仕組みについて説明しましたが、排気の工程で外にガスを逃がします。このときに発生する風圧を利用することで、圧縮機を動かし、エンジンが吸い込む空気の量を増やすことができるのです。

 

空気の量が増えることで、多くの混合気をつくることができ、爆発させるエネルギーを大きくすることができます。爆発させた大きなエネルギーを、運動エネルギーに変換することで、パワーのある走りをおこなうことができるのです。

 

そんなターボ車の欠点はやはり、燃費が悪いことでしょう。空気を多く吸うことで混合気をつくる際に必要なガソリンも多く使用してしまうため、燃費が悪化してしまいます。

 

近年、ダウンサイジングターボが開発されたことで、ターボ車が注目を浴びています。エンジンを小さくした際の、パワー不足を補うためにターボエンジンの技術を使用しているのです。

 

車のスペックに書いてある「最高出力」「最大トルク」

車のスペックに書かれている「最高出力」や「最大トルク」について説明します。

 

「最高出力」

最高出力は、車がだせる力の最高値となります。最高出力が高いほどスピードを出すことができます。

 

「最大トルク」

最大トルクは、エンジンの最大回転力を示す数値となります。トルクとは、自転車でペダルを漕ぐ力を想像するとわかりやすいです。強く漕ぐと、自転車は加速するようにトルクの数値が高いほど加速します。

 

出力=トルク×回転数で、出すことができ、トルクは車の走行性能に深く関わっている数値となります。

 

実際にカタログを見て確認してみよう!

実際にカタログを見て確認してみよう!

 

では、実際にカタログを見て最高出力や、最大トルクについて確認してみましょう。今回一例として取り上げる車は、コンパクトカーのアクアとSUVのハリアーターボです。

 

アクアのカタログをみると、「最高出力:54(74)/4,800」と書かれているので、4,800回転のときに54キロワットの力をだすことができます。最大トルク:111(11.3)/3,600~4,400と書かれているので3,600~4,400回転の間で111ニュートンメートルのトルクを発生させることができます。

 

※ニュートンメートルは、エネルギーの単位です。

 

ハリアーのカタログをみると、「最高出力:170(231)/5,200~5,600」と書かれているので、5,200~5,600回転の間で170キロワットの性能をだすことができます。最大トルク:350(35.7)/1,650~4,000と書かれているので1,650~4,000回転の間に350ニュートンメートルのトルクを発生させることができます。

 

 

表

 

アクアとハリアーを比較しやすいように表を作りました。最高出力、最大トルクを比べるとハリアーターボが、アクアの約3倍の数値を出していることが確認できます。ターボ車と一般乗用車を比べると大きな力の差を確認できますね。

 

しかし、この表を見てハリアーターボがアクアの3倍の速度を出せると考えることは間違いです。車の速度は、重量や空力などによっても変化するのです。

 

ディーゼルエンジンとの違いは?

ガソリンエンジンとディーゼルエンジンは、大きな違いがあります。まずは燃料が全然違います。

 

ガソリンエンジンでは、レギュラーやハイオクといったガソリン燃料を使い走行します。しかし、ディーゼルエンジンでは軽油と呼ばれる燃料を使います。ガソリン燃料と軽油の違いは、燃えやすさと潤滑作用です。ガソリン燃料は燃えやすい反面、潤滑作用がありません。しかし、軽油がその逆で燃えにくく、潤滑作用が期待できます。

 

ディーゼルエンジンの仕組みでは、この潤滑作用が重要となります。ディーゼルエンジンは、混合気ではなく空気だけを圧縮し、600度近くの高温状態にします。そこに軽油を噴射し爆発させることで、動力を得るのです。

 

軽油は高温、高圧力のときに燃やすことで大きなエネルギーを発生させます。

 

このように、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンでは、仕組みが大きく変わるのです性能も確認してみましょう。

 

まとめ

エンジンは、4つの工程を回して動く4サイクル方式が主流であり、吸入、圧縮、燃焼、排気の流れを繰り返しています。ターボ車の場合は、この排気をおこなう際に発生する風力を、空気を吸い上げるエネルギーに変換します。そのため、混合気を多く作ることができ、大きなエネルギーを生み出すことができるのです。

 

ターボ車の燃費が悪い理由は、混合気をつくるときにガソリンも多く使ってしまうためです。

 

最高出力と最大トルクを見ることで、エンジンの性能を確認することができます。最高出力では車が出せる力の最大を表記し、最大トルクでは加速力を表記しています。

 

コンパクトカーのアクアと、SUVであるハリアーターボを比較すると、ハリアーターボの最高出力と最大トルクがアクアの約3倍の差がでています。ターボ車はとても力が強いことを確認することができる比較でしょう。

 

車を新しく購入するときは、マニュアルを見ることでエンジンの性能を確認することができます。どの車にしようか悩んだときには、今回の記事で説明したエンジンの性能差を比較し、選んでみてはいかがでしょうか?

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