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三菱のガスタービンエンジンハイブリッド車「MI-TECH CONCEPT」とはどんなクルマか

2019-12-26 07:10:29 | ガスタービン
PHEV×AWDを得手とする三菱自動車が、ユニークなコンセプトカーを東京モーターショー2019に出展。
告知された驚きのテクノロジーが「ガスタービン搭載」。
ここ最近のクルマではまったく馴染みのないこのエンジンをどのように使うかでつなぁ~

三菱自動車が2019年の東京モーターショーで目玉として展示したのが、MI-TECH CONCEPTと名付けられた
コンパクトSUV・EVの技術スタディ。

前回のTMSに出品した「E-Evolution」のフロントデュアルAYCを更に推し進めて、前後のそれぞれ独立した4モーターを備えるでつ。
コンセプトとして悪路の走破性を求めたとのことでつが、これだけのモーターを積めば電気は間違いなく大食い。
ましてやサイズ的にコンパクトクラスであることを謳っているからには、BEVでは航続距離が不足することは明らか。

では発電用エンジンを積めばよいかといえば、小さな車体に4モーターと制御機器、バッテリーを詰め込んでいることから、
最早エンジンの置き場がないでつ。
そこで着目したのがコンパクトでハイパワーのガスタービンエンジン。

これまでいくつかのガスタービン自動車が登場。
だけど、その多くはガスタービンを直接駆動力として使うもの。
こりは、ガスタービンは負荷変動に弱くレスポンスが劣悪、燃費が悪い、排気の処理が難しいといった、自動車用動力としては
致命的ともいえる欠陥を持つ故に、どれも実用の域には達しなかったでつ。

ガスタービンエンジンは後車軸の直上に搭載される予定。
後方下部のダクト上の部分から排気を拡散して放出することが想定。

排ガスに関しては低圧・低温で燃焼するガスタービンの特性上、NOxはほとんど出ないため、後処理装置は不要。
RDEの実施を考えればこれはメリット。
MI-TECH CONCEPTはGTを発電機の動力として使用。

つまりシリーズHEVであり、端的にはレンジエクステンダー(Rex)エンジンとしてのガスタービン選択。
BMW i3が登場して以降、市販された実用Rexはないに等しい。

その理由のひとつがRexに適したエンジンがないということ。
既存のICEV用エンジンは発電用としては能力過大な上にサイズが大きい。

i3が搭載したエンジンは直列2気筒のバイク用エンジンだが、フィアットのツインエア以外に乗用車用2気筒エンジンはないし、
振動の問題を未だ完全には克服していないでつ。
マツダがREをRex用に使おうとしているのは、振動の少なさが大きな理由。

ガスタービンならば、単純な回転機関なので振動は少なく、騒音も高周波音なのでレシプロエンジンの低周波振動より消音対策は簡単。
何よりガスタービンは重量比出力がレシプロエンジンより格段に優れているでつ。

Rexに必要な50kW以下の出力を発揮するマイクロGTならば、重量は数十㎏程度にできるでつ。
MI-TECH CONCEPTはGTを後車軸上に搭載する予定。
実車を見る限り、そこにレシプロエンジンを載せる余裕は確かになさそう。

ガスタービンではレシプロと違って冷却系の補機装置も不要。

燃料は補給の観点からガソリンを想定。
ガスタービン自体の燃費は決して良くはないでつが、既存のHEV程度の数字は十分可能。
排ガスに関しては低圧・低温で燃焼するGTの特性上、NOxはほとんど出ないため、後処理装置は不要。

RDEの実施を考えればこれは大きなメリット。
既存のガスタービンの多くは多少なりとも発生するNOx対策として予混合燃焼を行うでつ
ガスタービンはジェットエンジンとして使われるように排熱を直接排出するため、陸上交通機関としてはその対処が求められるでつ。

MI-TECH CONCEPTはガスタービンからの排気を一気に拡散させて車体後部から「モワァ~」と排出。
ただし、これは実証された技術ではないようで、今後の検証が必要。
GTの稼働は走行時の充電に限られ停止時には回さないようにするとのことだが、これも排熱対策を考えてのこと。




MI-TECH CONCEPTの動力レイアウトをコメントから想像した図。
パッケージによってはレシプロエンジンが搭載できなくもないが、4モーターが消費する大電流を賄うにはかなり大きなエンジンが必要。
マイクロガスタービンならば出力数十kW級で100kg以下のものもあり、冷却補機も不要。
発電効率(≠熱効率)は高速回転に耐えるモーターの開発次第の模様。

HEVのモーターは概ねエンジンとの間に減速ギヤを介しているでつが、MI-TECH CONCEPTの発電機は
ガスタービンの出力軸直結にするでつ。
ガスタービンの回転数はレシプロエンジンより一桁多く、場合によっては10万rpmにも達するでつ。

そんな高速で回せるモーターがあるのかと訊くと、現在モーター製造企業で開発が進んでいるとのこと。
超高回転で回すことでモーターは現在のものより同等出力なら相当小型化が可能。
これこそコンパクトなガスタービンとの相乗効果を生むキー技術。

専用のGTエンジンを含めモーターも外部サプライヤーとの協同開発になるようだが、その進捗状況が実車の登場時期を左右する模様。
Rexについては、カリフォルニアのZEV規制によって規定されているのが現状。

ただ「ZEV規制に縛られたクルマにするのは面白くない」でつなぁ~
エンジンの使用について制約が多すぎ、Rexの可能性をスポイルしてしまうでつ。

中・大型車にはPHEVがベストであり、BEVの性能向上版ともいえるRexはコンパクトカーにこそ求められる基準。
現状ではコストを含め課題は多いでつが、EVの進化の一形態として実用化してほしいでつなぁ~

夢のエンジンと言われた自動車用ガスタービンエンジンもこういう風に使うと面白いかも…
だけど、ジェットエンジンを車に…
こりもいつかは実現してほしいでつなぁ~

流星号がそんなイメージかなぁ~
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