私たちが毎日使っている他の技術と比べると、車のエンジンはそれほど変わっていないようです。古いフォードモデルTのエンジンは、2011年のフォードフュージョンのエンジンと多くの共通点がありますが、アレクサンダーグラハムベルがiPhoneをどうするかを知っているかどうかは疑わしいです。通信技術は劇的に変化しましたが、自動車のエンジンは同じ基本原理を使用しています。つまり、空気と燃料を燃焼させて回転力を生み出し、自動車を動かします。
しかし、最初の自動車エンジンを駆動したのと同じ基本原理が今日でも使用されていますが、現代の自動車エンジンは、今日のドライバーのパワーと効率のニーズを満たすために進化しています。古い車のエンジンをオオカミ、現代の車のエンジンを犬と考えてください。それらは同じ遺産を共有し、同様の特徴を持っていますが、一方は日常の現代の状況ではうまく機能し、もう一方は都市や郊外での生活に適応できませんでした。
現代の自動車エンジンが古いものとどのように異なるかについて話す前に、自動車エンジンがどのように機能するかの基本を理解する必要があります。基本的に、ガソリンと空気はシリンダーと呼ばれるチャンバー内で点火されます。シリンダー内には、ガソリン/空気の爆発によって上下に動くピストンがあります。ピストンはクランクシャフトに取り付けられています。ピストンが上下に動くと、クランクシャフトが回転します。クランクシャフトはトランスミッションに出て、トランスミッションはそのパワーを車のホイールに伝達します。シンプルに聞こえますよね？最新のエンジンでも基本は適用されますが、考慮すべきことがたくさんあります。
あなたの基本的なガソリン車のエンジンはそれほど効率的ではありません。ガソリンに含まれるすべての化学エネルギーのうち、実際に車を動かす機械エネルギーに変換されるのは約15パーセントにすぎません。 EPAは、エンジンがアイドル状態になるとエネルギーの17％以上が失われ、熱と摩擦のためにエンジンでなんと62％が失われると述べています。
最新のエンジンには、より効率的にするための多くのテクノロジーがあります。たとえば、燃料と空気をシリンダーに入れる前に混合する直接噴射技術は、燃料がより効率的に燃焼するため、エンジン効率を12％向上させることができます[出典：米国エネルギー省]。車の排気システムからの圧縮空気を使用するターボチャージャーは、燃焼サイクルで使用される空気を圧縮します。圧縮空気はより効率的な燃焼につながります。可変バルブタイミングと気筒休止は、エンジンが必要な燃料のみを使用できるようにする技術であり、効率を高めます。
効率的なエンジンはパワー不足のエンジンであるという一般的な誤解があります。読み続けて、最新のエンジンが古いエンジンをどのように凌駕するかを学びましょう。
人々は、車が新しくなったときよりも燃費に関心を持っていますが、エンジン出力にも関心を持っています。結局のところ、最初の車には追いつくための馬しかありませんでした。現在、車は高速道路で運転されています。現代の車は、安全機能と付属品が詰め込まれているため、初期の車よりもはるかに重いです。今日の車のエンジンには、やるべきことがたくさんあります。彼らはより速い速度でより重い荷物を運んでいます。
効率が向上したとしても、今日のエンジンは、ほんの数年前のエンジンと比較しても、以前のエンジンよりも強力です。 1983年に、シボレーマリブは110馬力を作った3.8リッターV型6気筒エンジンを搭載していました。 2005年には、2.2リッターの直列4気筒で144馬力になりました。 2011年のマリブはベース2.4リッター4気筒で169馬力になります。バイヤーはまた252馬力を作る3.6リットルのV-6を手に入れることができます。 2011年のマリブのV-6は、1983年のモデルで提供されたV-6よりも小さいですが、146馬力が増えています。マリブの現在の4気筒エンジンでさえ、1983年モデルのV-6よりも59馬力多くなっています。
最新のエンジンは古いエンジンよりも多くのパワーを生み出すので、あなたはそれらがより大きくなることを期待するでしょう。しかし、前のページで使用したシボレーマリブの例を見ると、エンジン出力が増加する一方で、エンジンサイズが減少することがわかります。
今日の車の信じられないほど収縮するエンジンは、効率を向上させるためにチョークで書くことができます。自動車メーカーは、電力消費者の欲求を得るためにエンジンを大きくする必要がないことを学びました。エンジンをよりスマートに動作させる必要があります。最新のエンジンがより効率的に動作するのを助ける同じテクノロジーは、最新のエンジンがより大きなパッケージを必要とせずにより多くのパワーを生み出すことができることも意味します。
これの最もよい例はフォードFシリーズトラックです。長い間アメリカで最も売れているトラック（そしてしばしば最も売れている車、期間）である2011年のフォードF-150は、大きなエンジンと同じ仕事をしている小さなエンジンの教科書の例です。 2011 F-150には、365馬力のオプションの3.5リッターV型6気筒エンジンが搭載されています。利用可能な5.0リッターV型8気筒は360馬力になります。経験則として、大きなエンジンでも小さなエンジンよりも多くのパワーが得られます。 F-150には6.2リッターV型8気筒エンジンが搭載されており、411馬力で3.5リッターV型6気筒エンジンを水から吹き飛ばします。しかし、V-6エンジンがパワーの点でより小さなV-8と競争できるという事実はかなり印象的です。消費者がより良い燃料経済を要求するので、かつてモンスターV-8のために予約されていた仕事をするより小さなエンジンを見ることを期待してください。
現代の自動車エンジンと古い自動車エンジンの大きな違いの1つは、現代の自動車エンジンはそれほどハードに機能しないことです。古いV型8気筒エンジンでは、車がアイドリングまたは加速しているかどうかに関係なく、8つのシリンダーすべてが点火していました。また、その時点でエンジンがどれだけの仕事をしていたかに関係なく、8つのシリンダーすべてが同じ量の燃料を受け取っていました。
今日のエンジンには、よりスマートに動作するテクノロジーが備わっています。気筒休止は、車がアイドリングしているときやクルージングしているときなど、エンジン内の一部の気筒が不要なときにシャットダウンできるようにするシステムです。より多くの電力が必要になると、それらのシリンダーは「目覚め」、助けになります。気筒休止は、エンジンが必要な燃料のみを使用し、手元の仕事に必要な労力を拡張するだけであることを意味するため、エンジンがより効率的に動作するのに役立ちます。
可変バルブのタイミングとリフトは、最新のエンジンがよりスマートに動作するのに役立つもう1つのテクノロジーです。このシステムがないと、エンジンがどれほど激しく作動していても、エンジンのバルブは同じ時間、同じ距離で開きます。それは燃料を浪費します。可変バルブタイミングとリフトにより、バルブ開口部はエンジンが実行している作業のタイプに合わせて最適化されます。これにより、エンジンの燃料使用量が減り、よりスマートに動作します。
最新のエンジンには、古いエンジンよりも少ない燃料でより多くのパワーを生み出すのに役立つ多くのテクノロジーがありますが、古いエンジンにはなかった最後の1つ、パートナーがあります。
今日の自動車エンジンは、洗練された技術的成果であるだけでなく、仕事をより良くするのに役立つ他のハイテクコンポーネントと提携しています。以前は4速または5速のトランスミッションが最先端でしたが、現在のエンジンは7速または8速のトランスミッションと提携しています。トランスミッションの速度が速いほど、エンジン出力との噛み合いが良くなり、駆動列全体がより効率的に作動します。または、8つの速度では不十分な場合は、最新のエンジンを無段変速機（CVT）と組み合わせます。 CVTには無限のギア比があり、エンジンのパワーを可能な限り最も効率的な方法でホイールに伝達することができます。
ハイブリッドカーでは、最新のエンジンはバッテリーパックを動力源とする電気モーターの助けを借りています。電気モーターは、低速で車に電力を供給したり、車が停止しているときにアクセサリを実行したりできますが、車が急加速しているときなど、必要なときに追加の電力を生成することもできます。バックアップとして電気モーターを持っているということは、車のエンジンが少し小さくて力が弱くなる可能性があることを意味し、それは燃料を節約します。ただし、自動車会社が電気モーターと大きくて強力なエンジンを組み合わせてパフォーマンスを向上させている場合もあります。
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