ヒュンダイの実験用ガスエンジンは点火プラグなしで動作する - 機能 – 車とドライバー

Aug 16, 2023

電気推進に対する最後の抵抗を試みる燃焼技術者たちは、奇妙な空想を抱いています。 ガソリン愛好家はディーゼルの強力なトルク曲線と模範的な熱効率を夢見ています。 ディーゼル愛好家は、より安価な燃料と、高価な噴射システムや複雑な排出ガス制御からの解放を切望しています。

しかし、両陣営が協力して、両方のテクノロジーの長所を組み合わせた 1 つのスーパー エンジンを開発したらどうなるでしょうか? ヒュンダイとデルファイがガソリン直噴圧縮点火 (GDCI) と呼ぶもの、つまり点火プラグを必要としないガス エンジンが得られます。

エンジニアはこの代替案を 10 年以上研究してきました。 GMとホンダはいずれも、ガソリンで作動する予混合圧縮着火エンジンを搭載した自動車をデモした。 最近では、ヒュンダイとデルファイが、アイドル状態から 4500 rpm のレッドラインまで自動点火を使用して 180 馬力の 1.8 リッター 4 気筒を成層給気 (シリンダーの一部に濃厚混合物) に切り替えることで、この問題を前進させました。 今年後半にこの研究が研究室から 2 台の試験車に移されるとき、ディーゼル効率とガソリンの利便性の組み合わせが達成できるかどうかが明らかになるはずです。

直接噴射、可変バルブタイミング、ターボ、スーパーチャージャー、排気ガス再循環を備えたヒュンダイの実験用エンジンは、外見上はかなり普通に見える。 奇妙なのは、クラウンにスープボウルが鋳造されたピストンです。 邪魔になる点火プラグがないため、インジェクターは各ボウルの正確な中心に燃料を噴射できます。 GDCI は、慎重に制御された量の排気ガスで吸気を加熱し、その後 14.8:1 の圧縮比で混合物からディケンを絞り出すことで自動点火を実現します。 上死点の直前に少量のガスを噴射し、その直後に主燃料を噴射すると、シリンダー圧力がどのディーゼルよりもはるかに緩やかに上昇します。 燃焼圧力が下降するピストンに逆らって作用するため、これにより効率が向上します。 ヒュンダイのGDCI専門家であるナヤン・エンジニアによると、希薄な燃料と空気の混合気、シリンダー壁からの熱損失が最小限に抑えられ、スロットル機能がなく、大きな膨張比（圧縮比の反対側）により、ディーゼルに匹敵する燃料効率が得られるという。 (Mark Sellnau は、このプロジェクトで Delphi のエンジニアリング マネージャーを務めました。) 最良の結果は、ピストン ボウル内の最小限の渦から得られます。 燃料噴射圧力はガソリン エンジンの範囲にあり、ディーゼルに必要な圧力のわずか 5 分の 1 であり、コストが大幅に節約され、寄生損失が低くなり、ディーゼルに比べて動作音が静かになります。 スーパーチャージャーは、ターボを回転させるための排気エネルギーが不十分な場合に、低速および負荷時に吸気を供給します。

燃焼室から出るものの清掃には大きな問題はありません。 GDCI は燃焼温度が低いため、典型的なディーゼルの不具合 (微粒子や高い NOx 排出量) は問題になりません。 希薄な混合物は標準的な三元触媒の有効性を低下させますが、この問題は一酸化炭素と炭化水素の排出を減らすために 2 番目の酸化触媒を取り付けることで解決されます。

これらを合計すると、面倒な燃料に切り替えることなく、効率が 10 ～ 15 パーセント向上します。 このような進歩により、内燃エンジンは今後数十年間、スタンドアロンまたはハイブリッド推進の役割を担うことができるでしょう。

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