「V型エンジン」を含む日記

2022-10-01

■フォルクスワーゲンVR6エンジン

車オタクからの知名度は無いものの、意外とマニアックなエンジンを作っていたのがドイツの巨人フォルクスワーゲン。

フォルクスワーゲンのスポーツモデル等には、VR6エンジンというV型6気筒エンジンが搭載されていた。このエンジンは挟み角が15度程度しかない鋭角V型エンジンで、V型エンジンにも関わらずエンジンヘッドは1つのみ。V6 エンジンながら、擬似的な直6 エンジンという、マニアックなシロモノだった。

このようなレイアウトを取ることで、エンジンの長さや幅を圧縮することに成功。フォルクスワーゲンは、六気筒エンジンをコンパクトに横置きすることに成功したのである。色物エンジンに思われるかもしれないが、合理的に設計されたエンジンなのだ。

このエンジンが搭載されたモデルの代表格といえるのが、フォルクスワーゲン・パサートR36である。3.6LNAのVR エンジンは約300馬力を発生。このパワーは6速DCTと、フォルクスワーゲンの4WD システム「4モーション」でタイヤに伝えられる。スポーツモデルには見えない控えめなルックスと確かな動力性能を持つパサートR36は、まさに「羊の革を被った狼」と呼ぶにふさわしいモデルだ。

しかし、これだけでは終らない。フォルクスワーゲンはこのVR エンジンをベースに、W型12気筒エンジン(通称 WR 12型)を開発する。

このWR エンジンは、VR エンジンを直6 エンジンに見立ててV型に配置したエンジンだ。Vが２つ連なるため、W型エンジンと呼ばれる。

このエンジンはアウディ・A8やフォルクスワーゲン・フェートン、ベントレー・コンチネンタル GTなど、複数のラグジュアリーモデルに搭載されることになる。しかし、このエンジン搭載車種で最も特筆するべきなのは、フォルクスワーゲンのフラッグシップ SUV であるトゥアレグだ。

W12が搭載されたトゥアレグは、パサートR36と同様に控えめなルックスながら、その心臓はスーパーカー顔負けの450馬力を発生。まさに怪物そのものだ。生産された台数は全世界で500台。そのうち100台が日本に入ってきている。

ちなみに、このW12 トゥアレグは中古車市場で200万～300万程度で流通している。国産車とあまり変わらない値段で、2000万超のラグジュアリーカーの質感を味わえるスーパー SUV、W12 トゥアレグ。中古車市場が高騰する昨今で、狙い目の１台といえるだろう。

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2021-05-29

■自動車って、逆さまで走れますか？

天井を走るF1

「F1 マシンはトンネルの天井を走れる」という話を聞いたことがあります。

F1 マシンには強力な空力パーツ（前後についてる羽根みたいなのとか）が装着されていて、この空力パーツは自重よりも大きいダウンフォース（車体を地面に押し付ける下向きの力）を発生させることができるらしいです。

もちろん、飛行機がじゅうぶんに加速しないと宙に浮かばないのと同様に、F1 マシンの羽根も（飛行機とは正反対の働きだけど）じゅうぶんな速度で風を受けないと自重以上のダウンフォースを発生させることはできません。が、それはともかく、理屈の上ではF1は天井に張り付いて走ることができる。

疑問

そこでふと疑問に思ったんですが、空力的に天井に張り付くことが可能だとして、エンジンを始めとした自動車の様々な機構は、上下逆さまになったままでも動くんでしょうか？　重力に依存した仕組みがあった場合、逆さまにしたら正しく動かないのでは、と思うのです。

車体を逆さまに保つ方法や天井にくっつける方法は置いといて、自動車は逆さまでも動くのか考えてみたいと思います。

サーカスのオートバイ

木下サーカスには、巨大な球形のケージの中を数台のバイクが縦横無尽に走り回るエキサイティングな演目がありますね。オートバイにできるなら自動車も同じことができるかな？　と思ったのですが、よく考えたら、サーカスのオートバイはF1の天井走りとは条件がいささか異なることに気づきました。

サーカスのオートバイが球体の中を自由に走り回れるのは、遠心力を利用しているからです。高速で円運動をすることでオートバイを球体の内壁に押し付ける方向の遠心力が働きます。じゅうぶんな角速度を得て遠心力が１Ｇを超えたとき、オートバイは逆さまになることができます。

サーカスのオートバイにとって遠心力は常に「主観的に下向き」の力で、それはライダーにも車体にも、ねじの一本に至るまですべてに働きます。

どうやらサーカスのオートバイは（技術的にはきわめて高度なことをしているものの）物理的には平らな地面の上を正立して走っているのと同じようですね。私の疑問の参考にはなりません。

自動車の中で重力に依存する機構がないか考えてみます。エンジン関係や駆動系はそのほとんどが回転運動であり、重力はほとんど関係なさそうですが……。

エンジン

エンジンのピストンは上下運動をしていますが、燃料が爆発する力に比べればピストンの重さはまったく問題にならないくらい小さいし、複数のピストンが対称的に動作しているので、ピストンじたいの質量の影響はどっちみち相殺されてしまいます。

そもそもシリンダーの向きが上下ではないエンジンもたくさんありますね。V型エンジンにはバンク角がありますし、水平対向エンジンはシリンダーが寝ています。そしてなんと（自動車ではありませんが）、飛行機のプロペラエンジンには、クランクシャフトをシリンダーが360度ぐるりと花びらのように取り巻いた星型エンジンがあるくらいです。これはもう上下関係ないですね。

潤滑

しかし、ウィキペの星型エンジンの項目には興味深い記述がありました。

放射状にシリンダーが配置されるため、時計で言う処の3時と9時(水平)よりも下側に配置されるシリンダーはエンジンオイルが重力で燃焼室に垂れ落ちるオイル下がりが発生しやすくなる。

燃焼室とクランクケースの位置関係から「オイル下がり」と表現しているのでしょうが、クランクケースから燃焼室にオイルが入り込むことは一般に「オイル上がり」と言いますよね。星型エンジンではピストンの番手によって現象の呼び名が変わってしまうのでしょうか。なんだか違和感がありますね。

話がそれましたが、逆さまのエンジンでも星型エンジンの下部ピストンと同じでオイル上がりは起こりやすそうです。

ああ。待て。待てよ。

オイルパンってエンジンの一番下にありますよね。いや、エンジン内の循環はポンプで圧送しているはずなので、まさか重力でオイルパンに集めているわけではないと思いますが、ストレーナはオイルパンの一番底に口が開いていてオイルを吸い取っています。車が逆さまになるとストレーナは空気しか吸い込めなくなりますね。

つまり車が逆さまだとエンジンにオイルが回らなくなる。時々ひっくり返してやらないとエンジンがこげついちゃいますね。ハンバーグか。

ほかにもデフやミッションなどオイルがひたひたに溜まっているところはありますが、こういうところは密封されていて循環せずにいるので、車体がひっくり返っても影響はなさそうな気がします。

燃料系

燃料にもエンジンオイルとまったく同じことが言えます。燃料ポンプはガソリンタンクの底に口を開けています。車が逆さまになると空気しか吸い込めなくなって、完全にガス欠したのと同じ状態になりますね。潤滑なんかを心配するまでもなく、燃料の供給がなくなってエンジンが止まってしまうほうが先ですね。

と、ここでまたふと疑問が。飛行機の背面飛行は燃料の問題をどう解決しているのでしょう。

調べました。吸入口がタンクの底にあるのは同じなのですが、吸入口を逆止弁のついた小さな小部屋が取り巻いていて、背面飛行したとたんに空気を吸い込むようなことはなく、この小部屋に燃料がある限りは背面飛行できるようです。勉強になった。

タンクの中を小部屋で区切るというアイデアは自動車でも採り入れられているようです。背面走行に耐えるような機構ではないにしても、傾斜路や急カーブで強い横Ｇがかかっても燃料供給が途切れないような工夫はされているようです。F1なんかは絶えず強烈なＧがかかっているので何か特別な工夫がありそうですね（知らない）。