より多くのパワーを得るために燃料を補給するにはどうすればいいですか?応援には知識がいっぱい！

自家用車にはさまざまな種類があり、価格も数万から数十万、さらには数百万に及びます。しかし、車を運転するための燃料は、92、95、98の3種類しかありません。多くの経験豊富なドライバーの目には、98番燃料は単に「高価」の同義語であり、いわゆる高級燃料は単にIQへの課税であると疑う人もいます。これは実のところ、深い誤解です。

ガソリンにいろいろな番号があるのはなぜかご存知ですか？

ガソリンスタンドによってガソリンに違いはありますか？

F1カーの燃料と普通の燃料の違いは何ですか？

今日はガソリンの謎を解き明かします。

燃料についてすべて説明するには、まず車の心臓部であるエンジンから始めなければなりません。

私のファミリーカーとF1カー、

その力は同じ「心」から生まれる

実際、排気量は同じであっても、エンジンの動力源はこのパラメータだけに依存するわけではありません。

エンジンは主にクランクシャフトの回転によって直列に接続されたオイルとガスの混合、圧縮、点火のプロセスを繰り返すことによって動作します。出力を上げたい場合は、エンジンに単位時間あたりに多くの仕事をさせる必要があります。簡単に言えば、いくつかのアイデアがあります。

従来の自動車エンジンの原理

最も直接的な方法は、もちろん、クランクシャフトの長さを可能な限り短くするなどして、クランクシャフトの回転を速くすることです。これは、専門用語で「ショートストロークエンジン」と呼ばれます。これにより、クランクシャフトのストロークを短くすることができ、高速時の負担が小さくなり、非常に高いレベルまで速度を引き出すことができます。かつては2.4L自然吸気エンジンは20,000rpmまで回転数を上げることができたが、現在ではレース競技が単なる「パラメータの積み重ね」にならないよう、F1の1.6Tパワーユニットの回転数は15,000rpmに制限されている。

同時に、圧縮比によってエンジンのパワーも決まります。圧縮比とは、エンジン内で燃焼する前のオイルとガスの混合物の圧縮された体積と元の体積の比を指します。心臓が動いているときと休んでいるときで異なる振幅で鼓動するのと同様に、異なる圧縮比は異なる出力要件に対応します。現在、ファミリーカーのエンジンの圧縮比は一般的に 9:1 から 11:1 の間ですが、F1 パワーユニットの圧縮比は 16 に達することもあります。圧縮比が高いエンジンの燃焼室は狭くなります。このとき、シリンダー内の混合ガスの圧力と温度が上昇し、燃焼効率が向上し、より強力な出力が得られます。

図 |参考文献 [1]

ある人の蜜と別の人の毒の圧縮比

ただし、圧縮率は、単に望んだからといって高くできるわけではありません。それに影響を与える要因は数多くあります。たとえば、圧縮比の高い運転条件では、エンジンの不安定性が高まる可能性があります。

通常、エンジンのピストンが特定の臨界点に達すると、スパークプラグが高圧混合物に点火し始めます。しかし、現時点では、一部の「不正な」石油やガスが問題を引き起こす可能性があります。圧力が上昇すると、温度も上昇し続けます。混合ガスが「実際の」温度に早めに達すると、制御不能になり、激しく異常な燃焼が始まります。これはエンジンに非常に重要な影響を及ぼします。圧縮プロセス中に、ピストンを上向きの死点に移動させる上向きの力が発生します。このとき爆燃が起こると、下向きの力が発生して混乱が増すことになります。両方の力がピストンに作用し、ピストンロッド、バルブ、シリンダー壁、クランクシャフトなどの部品に損傷を与えることになります。このような状況が発生すると、通常は鋭いノイズと不安定な速度が伴い、経験豊富なドライバーはこれを「デトネーション」または「シリンダープル」と呼ぶことがよくあります。

この質問に関してですが、圧縮比の高い車は買えないということでしょうか？レースの夢は中断されなければならないのでしょうか?慌てる必要はありません。エンジニアたちはすでに解決策を持っています。その 1 つはガソリンから始めることです。

経験豊富なドライバーであろうとなかろうと、現在市場にはさまざまなグレードのガソリンが流通していることはご存知でしょう。これらは、潜在的な「ノッキング」現象に対処するための、エンジン特有の鎮静剤のようなものです。グレードが高いということは、清潔さや品質が高いということではありません。グレードは異なるオクタン価を表します。グレードが高いほどオクタン価が高くなり、ガソリンの耐ノック性が高まり、高圧縮比のエンジンにより適していることを意味します。

では、この価値はどこから来るのでしょうか?簡単に言えば、実際のガソリンと人工的に混合された標準燃料を比較して得られる値です。標準的な燃料には 2 つの成分があります。1 つは優れた耐ノック性を持つイソオクタン、もう 1 つは耐ノック性が非常に低い n-ヘプタンです。イソオクタンの値を 100、n-ヘプタンの値を 0 に設定します。実験を通じて、標準ガソリンの 2 つの混合物の比率を調整し、実際のガソリンと同じノック防止性能を実現します。この比率をオクタン価と呼びます。例えば、私たちが普段使っている93番ガソリンのオクタン価は93です。これは、イソオクタン93％、n-ヘプタン7％を含む標準ガソリンと同じアンチノック性能を持っていることを意味します。 [2]

石油は世界中で採掘され、最終的にはさまざまなエンジン規格に基づいていくつかの固定グレードのガソリンに加工されます。では、異なるグレードの燃料や、ロックシリンダーとキーのような異なる車種を混ぜると問題が生じるのでしょうか?

確かに、自動車のエンジンと燃料の「下位互換性」を実現するのは難しい。つまり、規定よりグレードの低いガソリンを充填すると、エンジンが高回転・高負荷のときにノッキングを抑えることができず、エンジン内のカーボン堆積量が増加し、燃費の増加や摩耗の増加など、一連の間接的な被害が発生します。

「自動車燃料のオクタン価の変化に関する検定」では、メーカーの検定では97番ガソリンの使用を推奨しているにもかかわらず、92番ガソリンを車に充填して走行試験を行った事例がある。ノックの影響により、最大出力とトルクがともに低下し、「間違った燃料を消費した」エンジンの動作が非常に不安定になり、排出ガスが深刻に悪化することが判明しました。

図 |参考文献 [3]

もし私の車が「ソーシャルブル症候群」のブルで、積極的に「アップグレード」したらどうなるでしょうか?その理由は非常に単純です。 95 グレードのガソリンを使用している車を 98 グレードのガソリンにアップグレードすると、より安定したノック防止機能と、より静かで強力な出力が得られます。

米国環境保護庁は2019年初頭にプレミアムとレギュラーという2つのベンチマーク燃料を使用してテストを実施し、高級燃料を使用すると、低級燃料よりも高速・高トルク・高負荷領域での効率が高く、ノッキングの傾向が少ないことを発見しました。 [4]

同じレベル内での水平選択であろうと、上方アップグレードであろうと、給油は実際に徹底的な学習を必要とする必須コースであるようです。

早めに餌を与えて、早めに楽しみましょう。

エンジンを大切にする燃料は本当に香りが良い

それぞれの車のオーナーが運転する車は異なりますが、F1 カーのようにパワーを最大限に引き出したいという願望は皆同じであるはずです。ご存知のように、同じリットル数の燃料を使用するという条件下では、フェラーリチームは1周あたり0.5秒以上加速することができます。わずか0.5秒ではあるが、チャンピオンシップに勝つ可能性は大幅に高まった。

車のエンジンは人間の胃のようなもので、消化不良を起こしたり不完全燃焼を起こしたりすることが多いです。 「カーボンデポジット」とは、一部の燃料の不完全燃焼により吸気バルブや燃焼室の壁に付着したワックスやガムのことです。これらの堆積物は加熱されると硬化して厚くなり、エンジンとエンジンの「消化」機能に影響を与えます。炭素堆積物はスポンジのようなもので、燃料の一部を吸収します。時間が経つと、実際にシリンダー内に入る混合気の濃度が希薄になり、始動困難、アイドリング不安定、加速力低下、燃費増加などさまざまな問題を引き起こし、ひどい場合にはエンジンが損傷することもあります。

自動車産業の発展に伴い、民間車や高効率車のエンジンはますますF1エンジンに似てきています。そのため、高級燃料は一般の人々の間でますます需要が高まっており、日常の運転をより安全、スムーズ、高速化することができます。

参考文献

[1] 崔永勝（2017年）。ガソリンエンジン技術と高級ガソリン選びの提案。石油貯蔵所とガソリンスタンド（2）

[2] 陳志斌、張永良。 （2010年）。自動車燃料のオクタン価の変化の較正。軽自動車技術（10）、5。

[3] 田世勇（2020年）。オクタン価、圧縮比、ガソリングレードの関係。石油知識（５）、１．

[4] 先進低排出軽量車両技術のベンチマーク、https://www.epa.gov/vehicle-and-fuel-emissions-testing/benchmarking-advanced-low-emission-light-duty-vehicle-technology