燃料消費率と負荷

平地より坂道のほうが効率よく走れるように、エンジンは負荷が高いほうが燃料消費率が下がり、より燃料を効率良く使えるようになりますが、なぜ負荷が高いほうが効率がいいのでしょうか？
わかりやすくせつめいしていただけるととても助かります（＞＜）

また、もしお詳しい方がいましたら、内燃機関の空燃比と天下時期がエンジン性能に与える影響についても簡単でいいので、教えていただけるとうれしぃです(_ _*)
よろしくお願いします（＞＜）

No.3 ベストアンサー 回答者： turukame2005 回答日時： 2006/12/10 09:03

市販車のエンジンは、１分間に３０００～４０００回転で最も燃焼効率が良くなるように設計されています。

そのため、エンジン１回転あたりの燃料消費は、毎分１５００回転時より、３０００回転時のほうがはるかによくなります。
しかし、その分時間当たりでは多く回転している訳で、必ずしも「燃費がいい」ということを意味しません。
毎分３０００回転時に１５００回転時の２倍のガソリンを消費する訳ではない、という理解でいいと思います。

私の経験では、マニュアルミッションであれば、１５００回転でも３０００回転でも、実燃費はたいして変わりません。
「運転のやりやすさ」という点では、３０００回転のほうが、はるかにきびきびと気持ちよく走れます。

ただし、オートマの場合は、エンジンとは別に、高回転時にトルクコンバータのエネルギーロスが莫大なものになりますので、１５００回転のほうが好燃費になります。

燃費の良し悪しは、何千回転を中心に使うか、という問題よりも、急発進、急加速、急減速に影響されます。
ゆっくり加速すれば、燃費はよくなりますが、車の流れを乱してまで緩加速すると、周囲の車に嫌われて、嫌がらせを受けるようになります。
事故に直結しますので、たいへん危険です。
自分にとっての省エネ運転は、周囲の車にとっては、迷惑＆エネルギー浪費運転になったります。

点火時期については、前の方が書かれているように、理屈の上ではピストンがシリンダの中で一番上に行った時に爆発させるのが理想ですが、実際には炎の伝播に微妙な時間がかかるので、上死点の少し手前でスパークを飛ばしてやる必要があります。
当然、理想のタイミングというのは、エンジンの回転数によって違ってきます。
今の車は、エンジンまわりのあちこちにセンサーをつけて、車載のコンピュータがエンジンの状態を把握し、点火タイミングを調整しています。

No.7 回答者： Willyt 回答日時： 2006/12/10 21:19

＃２です。

訂正に出て来ました。シフトダウンして負荷を上げると書いたのは誤りで、回転数を上げるということです。
　ついでに燃費と馬力は直接の関係はありません。あるのはトルクです。トルクが最高の回転数を維持すればスロットルを絞ることができますから、燃費を稼げるという寸法です。従って燃費を稼ぐにはトルク曲線のグラフとタコメーターが必需品で、トルク曲線で最適回転数を知り、これを維持するためにタコメーターを眺めながら運転するくせをつけることです。そうすると都内などでは殆どの車がサード以下で走るのが最適という結果になる筈です。現にヨーロッパのドライバーはサード以下を多用しますよ。

　馬力は回転数を上げれば右肩上りです。

No.6 回答者： googoozizi 回答日時： 2006/12/10 20:01

燃料消費率とありますが、単位は何ですか。

1馬力、1時間あたりの燃料消費量の事ではないかと思うのですが・・。
馬力が分母にありますので・・位に理解してますが。
いはゆる燃費とは異なります。
Web 上ではあまり見かけないのですが、等燃費率曲線で検索してみてください。

http://www.eccj.or.jp/drive/02/12.html
3.エンジンの効率
にあるのもそうですね。
目玉曲線とも言われるようですよ。

あまり詳しくないので、後はご自分でお調べ下さい。

No.5 回答者： nekoppe 回答日時： 2006/12/10 17:58

なぜ負荷が高いほうが効率がいい：推測ですが、

・ 低負荷ほどスロットルが閉じて吸入抵抗が増える
・ 低負荷ほどスロットルが閉じて圧縮圧が下がる
・低負荷ほど火炎伝播（燃焼）速度が遅い（ゼロ秒で燃焼完が理想）
・エンジン本体を回すのに必要なエネルギ割合が低負荷ほど大きくなる

空燃比：例えば、冷間始動３：１、アイドリング１０：１、通常走行１６：１、加速１３：１、位で、希薄燃焼なら４０：１も可能。適正値から外れれば回転が不安定になるとか、燃焼系カーボン堆積、ピストンやバルブ溶損とかが起きます。エンジンではないのですが触媒も傷みます。

点火時期：適性値から外れれば回転が不安定に（もちろん効率低下）なります。最近のエンジンでは、常に最適点火時期（ノッキング寸前）に自動制御するものもあります。

※最適点火時期は、最大燃焼圧力が上死点後１０度くらいで最高になる上死点前数度から数十度ですが、ノック回避の為これより遅くしています

No.4 回答者： wai2010 回答日時： 2006/12/10 14:23

＞平地より坂道の方が効率よく走れる。

エンジンは負荷が高い方が燃料を効率よく使える。

こんなことは初めて聞きました。

これは平坦な道より、上り坂の方がエネルギー効率が良くなって燃費が伸びる。ということなのでしょうか？

普通、上り坂だと燃費は落ちるでしょう。上に上がっていかなければならない分、より多くのエネルギーを必要としますから。私は平野部に住んでいるので、比較したことはありませんが。

なら、ゆっくり発進、ゆっくり加速よりも、急発進、急加速の方が燃費がいいということになります。
低燃費運転のセオリーでは全く逆になりますが。

No.2 回答者： Willyt 回答日時： 2006/12/10 07:23

　これは内燃機関の宿命と言っていいでしょう。

負荷が小さいとエンジンの回転が下がります。回転が下がると燃費が落ちるのを防ぐ手だてはありません。ギアをシフトダウンして負荷を上げるしかないのですよね。
　これを解決したのがハイブリッドエンジンで、苦手な低回転時の駆動を低回転で出力が最も出るモーターに任せることで燃費を大幅にアップさせることに成功したのです。
　しかし平地より坂道の方が燃費がいいというのはちょっと違うと思いますよ。平地を低速で走るときも日本のドライバーはトップからシフトダウンせずに走る場合が多いのが原因で、適正な回転を維持するためにシフトダウンすることが燃費の向上に繋がります。また、信号で停まるときの減速は必ずシフトダウンしてエンジンブレーキを併用することが燃費を上げる手だてになります。これはエンジンブレーキ作動時にはコンピュ－タが燃料供給を局限にまで落すからです。

No.1 回答者： precog 回答日時： 2006/12/10 04:18

簡単でいいんですかね?

負荷ゼロでも、エンジンを回すためにエネルギーが必要 (ピストン擦りあわせのロス、オイルを攪拌、吸気を排気に出す、補機類を回す、振動エネルギーになって逃げる分等) ですよね。

だから、低負荷ではエンジン自体の効率は落ちます。全開にしても落ちますが。

出力に最適な空燃比だと、少し燃焼しない燃料が残ります。全部の燃料を燃やすのには空気を多めにする必要があります。これがリーンバーン。

点火時期は、燃焼速度から最適のタイミングが決まります。これを外せば出力も効率も下がります。しかし、理想は上死点までは燃焼ゼロで、上死点を過ぎると一気に燃焼することですよね。なので燃焼速度が速ければ速いほど燃費が良くなります(点火時期は最適に制御されると仮定して)。渦流関係の技術やCVCCなどはそういう技術ですね。もちろん回転速度 (ピストン速度) も影響します。