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自動車エンジン技術について…part1

Fri, 18 May 2012 11:49:36 +0900

この度、トヨタ自動車が新型カローラ発売しました。
ダウンサイジングと書いてあり、おーーーと思ったのですが、またいつもの辛口批判をしてみます。
1.3Lエンジンが復活だそうで…見てみるとアイドリングストップとNAエンジン…唖然。

http://www.nikkan.co.jp/news/nkx0420120118aabb.html
今年の記事では、ようやく環境技術で直噴ターボ開発すると言ってますが…残念ながらトヨタ自動車にはターボ技術もないし、エンジン設計技術はありません。子会社頼みなんですよね。

もうドイツでは、VWグループのエンジン見ますと過給器（ターボチャージャ）のついてな車を
見つけるのが難しいです。AUDIでさえアッパークラスまで過給器付きが入り込んでいます。

では、何故日本は過給器付きのエンジンがあまりないのか…
ちょっと下にガソリンエンジンの過給器付きの車種を列挙してみます。

トヨタ自動車：
なし
日産自動車：
GT-R
DUKE

ホンダ自動車：
ZEST（軽自動車）
LIFE（軽自動車）

マツダ：
AXELA

三菱自動車：
Lancer Evolution
i（軽自動車）

スバル：
Legacy
IMPREZZA
EXIGA
PLEO(軽自動車）

ダイハツ：
Coppen
MIRA
ほとんど…軽自動車は過給器付き

スズキ：
軽自動車ほぼ全車過給器付き

と言う具合です。
ドイツ車は、最近見てると特にVWでは過給器が付いてない車探すのが大変です。

VW:

以下Touaregを除く全車が1.2/1.4の過給器付きです。
そしてそのミッションはDual Clutch
＊同じエンジンとミッションを使ってるので当たり前ですが。

かつて過給器付きエンジンでWRCの為にトヨタ自動車はCELICAに過給器付きのエンジン搭載した車を含め、沢山作ってましたが、過給器付きをろくに研究しないで作った。悪く言えば良い所を引き出せない設計をしていました。三菱自動車に限っては、元親会社の三菱重工に過給器を作ってもらえかつ直噴の先駆者なのに…過給器付きの制御が出来ない始末。
結局、過給器付き＝燃費が悪い…で終わった。

よく考えると燃費は悪くなるに決まっている。これに気づいていない。
1.0Lのエンジンでを2倍過給すると言う事は、最大2倍の空気をエンジンに送り込みますので
その時の実質排気量は2.0Lになります。
つまりその時の燃費は、1.0Lではなく2.0Lの物と近いです。
では、何故過給器付きが効率が良いのかを言われているのか…
エンジンが小さくなると、いわゆる金属同士の摩擦：フリクションが減ります。
そうするとエンジンの出力として取り出せるエネルギーが増えます。

日本の大失敗はここにあります。当然2倍の空気送り込めば…発する熱量は2倍つまり冷却も2倍しないとエンジンはチンチンに熱くなり、クランクメタルが下手すれば溶け始めます。
このクランクメタルはめちゃくちゃ融点が低くて…金属の主成分は錫（半田の材料）
※錫の融点は230度ですが、クランクメタルは200度以下で溶けます。
海外の車には油温計が付いてるので見てほしいのですが、大体平均で90度前後で制御されていて、
冷却の悪いエンジンですと100度を超えて110ー120度ぐらいあがります。

話もどりまして、バブル時期のその頃のドイツはNA大排気量が主流でした。
GT-R/GTO/アリスト/スープラ等ありましたね。
さらには過給器といってもいろんな種類があり
1.ルーツブロワ式（クランク出力から強制的にコンプレッサを駆動する）
2.ターボ（排ガスでタービンを回す）
3.リショルムコンプレッサー（工事現場の発電機によく使われている物です、これも強制加給）

特に１は、加速は良いが、パワーが上がらず燃費が悪いと悪評版でした。
効率は最大30%しか改善しないのですが…最近のAUDIの3Lはこれが使われています。

自動車のガソリンエンジンの燃費の悪さはよくポンピング損失と言われています。
実は2.0Lのエンジンでもアイドリング時には約半分の空気（1.0L~)しか入って来ません。
つまりスタート加速は1.0Lなのです。
ところがルーツブロワ式のスーパーチャージャーは強制的にこれを改善します。
つまり通常1.0Lの所を2.0Lの空気を送る事が出来ます。当然アイドリング燃費が悪くなりますね。
ただ、クランク出力から力を取ってるのと、当然空気を送る送風機には限界があります。
高い回転数では、今度は空気を送り込むのではなく、摩擦として働くのでこれもマイナスです。
最近電磁クラッチが簡単に使える様になっての切り離すような制御をすればこれを防げます。

通常の過給器：ターボチャージャは逆です。
アイドリング時は、NAと変わりません。日常の流し運転で使う1500rpm-2000rpmではほとんど加給が難しいですが、実はこの低回転でターボチャージャのタービンを回す技術日本がダントツでした。昔の日産はIHIのボールベアリングのターボチャージャを使っていました。軸受けにボールベアリングを用いてフリクション（摩擦）を減らしています。
最近、モータースポーツが下火ですが、IMPREZZAやLANCER　Evoluationのエンジンの特性を見てみますと、

見て分かりますが、アイドリングの回転数付近は予測してみると大体1.5Lぐらいのエンジンと同等の空気しか入って来ません。これでも効果は出てますね。
エンジン出力特性の図は海外のメーカにはあまりないので新型BMW の3シリーズの諸元表を

海外の過給器付きはほぼ、1250rpm-4800rpmとかなり低い回転数からトルクがフラットに設計されています。日本の過給器制御は？？？と思いますね。
日本の代表的なエンジンにBMWのトルクバンドは線で書いてみました。
不思議ですね。
低回転ー高トルクを目指しているのに…以下は日産の新しいDUKEのエンジンです。
見事フラットトルクを実現していますが…2000rpmからです。

エンジン技術に関しては、書くと長くなるので、リショルムコンプレッサーの話はまた次回に…
忘れてました…（笑）

Synopsys webminar-2

Sat, 28 Apr 2012 03:39:01 +0900

これで終わりです。

Synopsys webminar-1

Sat, 28 Apr 2012 03:07:19 +0900

SynopsysのWeb seminarです。

続きはSynopsys Webminar-2へ

久々にC−Vカーブ

Thu, 26 Apr 2012 03:19:08 +0900

久々にモデルの検証を行っています。
以前、面倒見ていたSimulatorでこのような簡単なC−Vカーブを描かせると、なんとーから＋にかけてグラフが横断してる特性が出ていいました。
あくまで極性を表すための＋ーですので、これは変ですね（笑）
Hspiceではお決まりの方法で出力して表示出来ますが、SMASHでも出来ます。
Hspiceでは、おまじないが必要なのですが、SMASHでは簡単に出来てしまいます。
どのようなネットリストでも、トランジスタを選択してバイアス条件をネットリストは独立して
設定出来ます。（以下のようなWindowが出て来ます）
そして、そのWindowには、なんと！device parameterがセット出来ます。
容量系のパラメータもあり、簡単にC−V特性が取れます。

1.Output の設定
2.Bias条件の設定
3.DC解析の設定
でAddボタンを押し、Previewを押しますと以下のグラフが出て来ます。
HspiceのLevel=49とSMASHのLEVEL=49のNchのMOSの特性を見ていますが、ほぼ同じですね。
まだまだ、続きますが、あまり知られてないC-Vカーブの取り方について書いてみました。
きっと日本国内のSMASHのユーザでこれが出来る人は皆無でしょう！（笑）

SMASHの新しいFormat？

Wed, 25 Apr 2012 17:31:24 +0900

SMASHにAudio File (wav/au/aiff)等のImport Exportが出来る事は、別の所で紹介してますが
はて？5.18.1にこんなのが追加されました。
本来192Khzがないといけないよ！とDolphin Integrationにメールすると、ネットリスト上では可能で即座に修正するとメール来て、あらもう修正！？
と思ったらやけくそなのか352.8Kと2.8224Meg/5.6448Megが追加されて来ました。
？？？？？？？やるな！？って感じです。
2.8224MegはDSDフォーマットのサンプリング周波数で5.6448MegはWSDというDSDの拡張されたフォーマットですね。
ひょっとして対応したの？？？と気になりますが、まだテストしていません。
これは記事にするしかないですね〜てまた忙しくなります。

アクセス解析

Tue, 24 Apr 2012 14:53:17 +0900

ここ一年のアクセス解析をしていて、意外や意外、Blogに行く人が多いと気づきました。
これは！やばい！
結構、辛口コメント多くそろそろ、言葉を選ばないと…（笑）
ふと思ったので、Blogに書き込み、まるで日記です。

秘密兵器 2

Mon, 23 Apr 2012 23:26:18 +0900

昔、小学４年生の時、思いつきで顕微鏡で塩の結晶の生成について模造紙に手書きでレポート書いたら、かなり先生に評判が良かった。
そして、その顕微鏡は今はなく、これで３台目になります。
最近というか、やはり研究用の顕微鏡は見え味が違います。
プロフェッショナル…良い響きですが、高い！
最近は、デジタルカメラ内蔵と来ています。
さらにそれだけではなく、写真上で定規で測定物のサイズまで測れてしまいます。
時代の進歩に乾杯！
そうそう、何故にこれを買ったのか？
それは、長年持っていたVIXENの顕微鏡、覗くとレンズにカビがはえており使い物にならなかったのと同じ物を買おうと思ったけど…値段が帰って高くつくので、この際！、専用のを買おうとおもって
何故かあるメーカーのOEM品、内田洋行の顕微鏡（SBW-1500HMU）が格安で買えました。
とは言っても定価¥258,000円です。OLYMPUSやNIKONと変わらないかもです。
おまけに1500倍の最大倍率。
しばらく遊べそうです！
（というのは嘘で、書いてる背後では、PCのファンがうるさくなっています。
PCの廃熱で、昼から部屋が熱いです。）
とは言っても定価¥258,000円です。OLYMPUSやNIKONと変わらないかもです。

秘密兵器

Tue, 13 Mar 2012 01:15:57 +0900

最近、オーディオ業界を調べてみると、意外な事が判明。
各社苦労してるんですね！
デバイスの調達で。
そういや〜もうディスクリート部品なんて作りたくないですよね！
今の半導体業界は！
管理コストと人件費で割に合わない状態ですので…
オーディオはやはりVintageが一番いいのかも知れません。

アンプの特性で、高周波特性を見ると昔のが上まで伸びてる！っていうのが
意外に多いのです。
これは、はっきり言って、デバイスのおかげです。
めちゃくちゃなDiscreteの特性を活かしてあげるには、もうデジタルアンプしか無いんでしょうね！
もうスイッチングスピード命の世界で、PowerMOSであれば沢山品種があります。
Bipolarの音は奇数次の歪みが出るので、RFの世界ではとっくに淘汰されてしまいましたが、
低周波ではまだまだあります。
今日はこのぐらいにして、以下純銅のスピーカーターミナル。
意外にこの２点高いんです。（笑）

古いYAMAHAのBX-１をバランス入力に改造する為の布石なのでした。
XLRコネクターも調達しないと…

ただし…暇がない…

本日の摩訶不思議なキーワード

Tue, 6 Mar 2012 20:44:41 +0900

本日のアクセス数は22ですが、検索で訪問された方は13件。
そのうち、何と！！！！VHDL-AMSのキーワードで訪問された方が10件と
異常にVHDL-AMSが多いです。
実はVHDL-AMSは言語としては大文字小文字の区別がいらなくてSpice likeなのですが
ドイツ自動車工業会(VDA)のFAT-AK30グループでサインオフとなって悲運な歴史を歩みます
そして、FAT-AK30のライブラリーを見れば一目瞭然、Hasseさんがほとんどライブラリを作成しています。この方フランフォーワー研究所の方でバリバリな研究者です。
さて、日本でVHDL-AMSを取り組んでる大学とWGがありますが、その中にHasseさんみたいな
バリバリな人は残念ながら居ません。
おまけに、これらは、ほとんどSystem Simulationなんですよね。
MATLAB/Simulinkで出来ないないのか！と言っていたら、最近MATLABからHDL Coderなる物が発表されてました。（Tech-ONで）
そして電気自動車になれば、電気回路とモータだけの世界で凄くシンプルなんですよね。
間違ってもハイブリッ自動車の回生とかやっては時代に乗り遅れます。
するならば、燃料電池と、PHVですね。

話戻って、ヨーロッパでも、そんなに使われてないのを、モデリングを知らない人が牽引しようとしても無理だということ、そして今更普及しえないのを、誰も分かっていないですね。
実は一人だけ理解してる人がいるのですが、ここでは割愛します。

そんな感じで、ヨーロッパのVDAにしてもこの状態、モデリングが認知されてない日本で
VHDL-AMSなんて無理でしょう！と思います。
私の方では、着々とVerilog-AMSへの変換をしています。
明らかにVerilog-AMSの方が速度、半導体や回路、そして組み込みへのSWへの接続性が有利です
そんな事は、HPに書けませんが、ここでは書きます。
今年度、SystemC-AMSの先駆けとなる講座の計画をしてますので、しばらくお待ちください。
これはオフレコですが、見た方はラッキーですよ！（笑）

実はVHDL-AMSの方も、Verilog-AMSに移行した方が有利と思われるので移行講座なんてのも
無償でやりたいなと思っています。
当然、Verilog-AMSとVHDL-AMSとの比較をばしばしして、答えを出したいと思います。

そして、YST-SW1000ついに来ます！

新機材だけど旧機種

Tue, 28 Feb 2012 15:46:01 +0900

久々の更新です。
上記ONKYOのスピーカーSL-1です。
表面の丸は38cmのパッシブラジエータと言われる空気で駆動されるスピーカで
本体は20cmのスピーカが内部にあります。
重量38.5kg
今の製品と比べると超ヘビー級です。

そして、次に導入する予定のこれまた旧機種は以下
YAMAHAのYST−SW１０００です。
重量48kg
腰が抜けそうです。
これは、ヘルムホルツ共鳴菅の原理を使ったスピーカで
恐ろしい低音再生が出来ます。

ただ、80kgまでなら持ち上げた事有るので
短距離の移動なら大丈夫でしょう〜
でも、年を取ると結構きついでしょうね（笑）

最近ですと、以前お話したTime Domainのスピーカの中で、同じカテゴリの製品があり
かなり評価高いみたいですが…なんで？？？？？？？
おそらく相当、洗脳されてますね。
物理的に、オカシイのに音がいいというのは…耳が悪いのです。
今すぐ、評論家は耳鼻医院にいくべきですね。

そのスピーカーはこちら
富士通テン：ECLIPSE （イクリプス）D725swです

さて何がおかしいのか？
このスピーカー対向したスピーカを連結して駆動しています。
こうすれば、お互いに逆方向に振動が伝わろうとするので、キャンセルされます
つまり高調波の歪みが減りますね。
当然振動は、一次、二次は余裕でキャンセルです。
しかし、互いに反対に向いたスピーカーが鳴ると言う事は
どういうことになるかよく考えると、中学生でも理解出来る致命的な欠陥があります。
低音は指向性がないので向きはどちらでも良いと言われますが、空気を振動させるのですから
当然指向性というのはあります。
揺るがされる空気中を通常の左右のスピーカーから出た音が伝搬するので、きちんと位相を合わせないとうねります。当然このスピーカー反対方向から出た音が壁に反射します。
反射した音が逆相で空気を振動させます。

ここで、空気中の音は、速度約340(m/sec）で伝搬します
つまり10(HZ)〜100(HZ）の再生を担うこのスピーカーから出る音の波長は
3.4m〜34mなのです。
1(kHZ)の人間が良く耳にする帯域の音は約34(cm)なのです。

つまり、6畳の部屋では長辺方向に10(HZ)の低音で１波長が出来ますね。
その中で疎密の状態が存在する事を思うと…ちょっと奇妙な感じがしますね
40(HZ)ですと85(cm)で随分体感的な長さになります。

それより大きい部屋では、より多くの波が存在します。
低音のうなりも大きくなってきます。
部屋の大きさに起因する問題で定在波というのがあります。
いわゆる、固有振動に近い物で、部屋の形状に依存する物でそういう、うなりの元になる物です。

そのような波長の音が反対側から出てくる事は、良いはずはないのは良くわかるはずです。
距離によって、反射する位相のずれが問題。
同じエネルギーが反対側から放射されるので壁から反射される音のエネルギーはかなり大きいです。

昔、低音の増強法で位相反転（バスレフ）タイプのスピーカーが一時期沢山ありました。
その後、バスレフタイプは、その自身の持つ欠点が取りざたされ、少なくなりました。
バスレフポートから風きり音がするとか…（本当か？）
いろいろ悪い風潮があり、バスレフが昔、消滅しかかった時期がありました。

最近の国産はブックシェルフがまともに作れないので、バスレフばかりですが…
本当嘆かわしい時代になりました。