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エンジン制御/その他技術

2020年5月28日 (木)

YouTube動画リスト: オートポリス攻略、ドライビングテクニック、エアロダイナミクス

YouTubeで集めた、井口卓人選手、大井選手、田中ミノル選手等のオートポリス攻略動画リストです。

”YouTube.comで視聴する”ボタンを押すか、リンク先に飛ぶと右側に動画のリストが出て、お好みの動画を選べます。

https://www.youtube.com/playlist?list=PL54d34Ar3CmidzheGowzu_oxVAGmkGUpN

ドライビングテクニックのYotube動画リストです。

https://www.youtube.com/playlist?list=PL54d34Ar3CmgykmczTdGZ_m7TRkoqaNZP

エアロダイナミクス(空力)

https://www.youtube.com/playlist?list=PL54d34Ar3CmhJ0SU5UX0XaHv3Pty3Wr77

👉 YouTubeチャンネル 👈

 

 

2020年4月24日 (金)

エアロチューンを極めるなら流体力学 ~その5~ #エアロチューン #エアロダイナミクス #空力 #流体力学 #グラウンドエフェクト

エアロチューンを極めるなら流体力学 ~その1~の後半でグラウンドエフェクトを取り上げましたが、ロータスF1のグラウンドエフェクトカーのインターネット記事を見つけたので紹介します。

かつてのロータスF1チーム(ルノー系でなくて、コーリン・チャップマン直系のほう)は、私の一番好きなF1チーム。 

なかでも、JPSカラーは最高!!! 昔のF1は個性があって良かったなぁ。

安全上の理由というか、速すぎたためか?

いったんは、禁止されてしまったグラウンドエフェクトカーだが、2021年のF1では復活!

グラウンドエフェクトを再登場させる理由は、

「マシン同士が接近した際に後続車が失うダウンフォース量を5〜10%(現在は45%ほど)に抑えるため、バトルが活性化する 」ということらしい。

ようは、バトルが活性化してF1が楽しくなると言うことらしい。

はやく、コロナウィルスがおさまって、グラウンドエフェクトが復活したF1を見てみたい!

元ネタ:https://jp.motorsport.com/f1/news/banned-why-lotus-twin-chassis-concept-was-outlawed/4780336/

元ネタ:https://jp.motorsport.com/f1/news/f1-claims-exceptional-results-as-2021-windtunnel-video-emerges/4516971/

2019年6月 5日 (水)

エアロチューンを極めるなら流体力学 ~その5~ #エアロチューン #エアロダイナミクス #空力 #流体力学 #エアロパーツ

空気などの流体が、物体に沿って流れる場合、

流体の粘性によって、物体の表面近くを流れる流体の速度は遅くなります。

この流体の速度が遅い領域を、”境界層”と言います。

以下の図の矢印の長さが、流体の速度を表しています。

Photo_9

物体の表面に近いほど速度は遅くなり、表面では速度が0になります。

境界層は、物体に働く抵抗や気流の剥離に影響を及ぼします。

この境界層をうまくコントロールすることを、境界層制御と言います。

ここで、トヨタのアルミテープ特許の本質です!

以下の図が、トヨタの特許の中にあります。

上から見たバンパーの図で、上がフロント、右の外側に向かう方向です。

帯電していると、矢印Bの用に気流が乱れますが、

帯電していない場合は、矢印Aの容易に面に沿って流れる。

1

以下の図(同じくトヨタの特許より)は、帯電している場合と耐電していない場合で、

物体の表面から、距離ごとの速度変化を表しています。

横軸が速度で、縦軸が物体からの距離です。

速度=1が流体の速度で、表面に近づくにつれ1以下になり、

だんだんと、流速が落ちています。

帯電している場合(■)で、横軸の15(mm)あたりから、速度が低下していますが、

帯電していない場合(◆)は、横軸の5(mm)あたりまで、速度は1のままです。

よって、帯電(静電気)が、境界層を厚くしていることがわかります。

2_3 

境界層が厚くなると剥離、乱流が起きやすくなり、走行が不安定になったり、せっかく付けたエアロパーツも本来の性能を引き出せなくなります。

そこで、アルミテープを貼り付けることで静電気を除去し、

気流が剥離しないように改善するわけです。

Photo_11 

しかし、アルミテープばかりが境界層制御ではありません。

ボルテックスジェネレーターというのもあります。

トヨタで言う、エアロスタビライザーですが、

あえて小さな乱流を作り、境界層による抵抗を減らす為のものです。

鮫肌や、ゴルフボールのディンプロなども同じです。

Photo_10 

トヨタのアルミテープ特許の本質にたどり着いたところで、いったん終了です。

スイフトスポーツ(ZC32S)に、ボルテックスジェネレーターを取り付ける予定です。

体感できるか? ラップタイム更新できるか?

結果が出たら、続編として記事を投稿したいと思います。

以下の動画は、 大井貴之さんのYotube動画です。

大井さんはアルミテープチューン信じる派のようですが、

ムーンクラフトの渡邊信太郎さんは、懐疑派のようですね。

是非、正確な検証を行っていただきたい。

以下は、参考図書と、参考ホームページです。

由良拓也さんの”モータースポーツ塾”:空力、レーシングカーについてとても参考になる情報です。

空力関連の再生リストです。

2019年5月29日 (水)

エアロチューンを極めるなら流体力学 ~その4~ #エアロチューン #エアロダイナミクス #空力 #流体力学 #エアロパーツ

今回は、トヨタアルミテープ特許のポイントとなる”剥離”です。

空気の流れが障害物に当たった場合、きれいな曲面であれば、

面に沿って回り込み、コアンダ効果が出ると思いますが、

以下あ図のように回り込めない場合、これを”剥離”と言います。

そして、渦を巻いている領域を、”剥離領域”といいます。

 

Photo_5

 

2_2

剥離が起きると、剥離領域は低圧となり、

流体の抵抗=効力が大きくなります。

角になったような場所や、流路が急に拡大する場所では、

剥離が起きやすくなります。

例えば、トラックの運転席の屋根と荷台の段差などでも剥離が発生します。

Photo_6 

剥離を防ぐため、導風板を運転席の屋根に取り付け、

段差をなくすことで剥離を防止し、空気抵抗の改善=燃費改善を行っています。

逆に流れを変えることでダウンフォースを発生させているのが、”ダックテール”です。

上向きに流れを変え、剥離させることでダウンフォースを得ています。

もし、後部が下に丸まっていて、車全体が凸型(初代のアウディTTみたいに)だと、

ダウンフォースではなく上向きの力が働き、浮いてしまいます!

なので、初代アウディTTは、スポイラーが後付けされましたよね。

Photo_7

ダッグテール自体が発生するダウンフォースはそれほどでもないらしいですが、リアディフューザーから空気がうまく吸い出せるようになるため、

車体下の流速が上がり、負圧になることでダウンフォースが発生するそうです。

ムーンクラフト STAFF BLOGにコンピュータ解析画像が参考になります。

https://www.mooncraft.jp/blogstaff/aerodynamic/cfd-diffuser2/

このように、気流が物体から離れていくことを剥離と良います。

この剥離が発生する原因として、トヨタは静電気をあげ、

その対策がアルミテープということです。

次回は、境界層です。

剥離と併せて、境界層を理解すると、トヨタのアルミテープチューンが良くわかるようになります。

今回の動画は、ZC33Sの風洞実験動画です。

関連記事:エアロチューンを極めるなら流体力学 ~その3~

関連記事:エアロチューンを極めるなら流体力学 ~その5~

2019年5月22日 (水)

エアロチューンを極めるなら流体力学 ~その3~ #エアロチューン #エアロダイナミクス #空力 #流体力学 #エアロパーツ

今日は、”コアンダ効果”

これは、簡単な実験で体感することができます。

まず、スプーンを用意していただき、

水道の蛇口から水を出します。

水の流れに接するように、スプーンの凸側を当ててみてください。

スプーンが水に引き寄せられる事がわかると思います。

Photo_4 

これが、コアンダ効果です。

このように流体が、凸な面に沿って流れようとする性質を、

”コアンダ効果”と言います。

2_1

流体が凸面に当たると、物体に沿って流れていき、

ぐっと回り込んでいくように流れていきます。

このとき外側が高圧、物体に近い内側が低圧となり、

流体は低い方向に吸い寄せられ、物体に吸い寄せられるように流れていきます。

(上記図の矢印は、流体が引き寄せられる方向を表しています。揚力ではありません。)

このように、流体は何かのきっかけで曲がると、

吸い寄せられるように、さらに内側に曲がろうと物体に沿って流れていきます。

上のスプーンの場合、水が流れている方の面は流速が早いため、

ベルヌーイの定理により低圧となるが、凹面は大気圧のままなので、

水が流れている凸面方向へ引き寄せられます。

この原理で、GTウイングなどのダウンフォースの説明ができます。

(あくまでも、ウィング上面と下面に空気が流れるタイプで、空気の流れを上に曲げるダッグテールはまた別ものなので、後日)

今までに説明した、

ベルヌーイの定理、流線曲率の定理、コアンダ効果の三つが基本だと思います。

次回からは、剥離、境界層について説明していきます。

”剥離”と”境界層”は、トヨタアルミテープ特許の本質です!

モンスタースポーツ福岡の長田さんが、スイフトスポーツのリアウィングの原理を説明したYotube動画を見ると、ウィングのダウンフォースが良くわかると思います。

モンスタースポーツのリアウィングは、上面はフラットでガーニーフラップがついていて、

下面は凸に湾曲しています。

上面はガーニーフラップで流速を下げて圧力を上げ、

下面はコアンダ効果で気流を上向きに曲げて、圧力を下げることでダウンフォースを出しています。

下の動画では、ウイングの形状だけまねしたり、かっこよく作っただけでは乱流が発生し、効果が出ないことが良くわかります。

むしろ乱流で抵抗が大きくなるかも。

凸面に沿って空気が流れないと、コアンダ効果、流線曲率の定理によるダウンフォースは発生しません。

どうせお金払うなら、ちゃんと風洞を使って検証してるメーカーのものを買った方が良いと思います。

関連記事:エアロチューンを極めるなら流体力学 ~その2~

 

2019年5月15日 (水)

エアロチューンを極めるなら流体力学 ~その2~ #エアロチューン #エアロダイナミクス #空力 #流体力学 #エアロパーツ

第二回目は、”流線曲率の定理”です。

第一回目では、流体の流路が狭まるところでは、流速が増し、圧力が下がる

"ベルヌーイの定理"を説明しましたが、

流体の流れの向きが変わる場合も、圧力の変化が生じます。

流体(空気)の流れを表す線を、"流線"と言います。

流れが曲がる部分では、

物体の円運動と同じように、外側方向に遠心力が働きます。

_ __2

その結果、中心に近い場所ほど低圧になり、外側ほど高圧になり   ます。 

これを、”流線曲率の定理”といいます。

自動車のエアロパーツの場合、リアウイングのダウンフォース、

飛行機であれば、翼に発生する揚力の原理です。

__1 

上記は、自動車のリアウイングのダウンフォースの説明ですが、

これを逆にすれば、飛行機の揚力になります。

図では、上方向に流線が曲がっていますので、

遠心力は下向きに働き、ウイングの上面側が高圧、下面側が低圧となり、

高圧側から低圧側に押す力=ダウンフォースが発生します。(飛行機なら上方向の揚力)

では、自動車のフロント部分はどうか?

__3 

セダンタイプだと、フロントガラスの下の方は、遠心力は図の下向きに遠心力が働き気圧が高く、

フロントガラスとルーフの先端あたりでは、上向きに遠心力が働き気圧が低くなります。

フロントガラスの下は気圧が高いため、流線もフロントガラスから離れていきますが、

上の方は、気圧が低いため流線が引き込まれていきます。

旧アウディTTのようにボディが半円形の凸形状の場合は...浮き上がる方向に力が働きます。

今日はこれまでです。

エアロチューンを極めるなら流体力学 ~その1~

2019年5月 8日 (水)

エアロチューンを極めるなら流体力学 ~その1~

アルミテープチューンをいろいろと試してみたが、

このトヨタアルミテープ チューニングの基本は、空力の改善!

エアクリーナーやエンジン本体の静電気除去を行い、

エンジンの効率化を目的とした特許もあるが、

ボディに貼るアルミテープチューンの目的は、

気流の剥離を防ぐことで空力の改善をする事です。

これって、”気流の剥離”の意味だとかがわからないと、

何がどうなれば良いのか良くわからない。

さらに、アルミテープ以外の空力改善方法はないのか?

と思い、空力=流体力学についてちょっと勉強してみた。

トヨタ製の車に最近よくあるのが、”ボルテックスジェネレーター”

Aピラーの付け根や、テールランプの側面に付けてますよね。

これも結構空力改善に結構効くらしい。

もしかしたら、アルミテープチューンするよりも効くかも、

市販のボルテックスジェネレータを付けた方が効率アップするかもね。

マイカー(スイフトスポーツ)にも付けてみようかなぁ、と思ってます。

これから何回かに分けて、自動車に関連しそうな流体力学を説明していき、最後にはアルミテープチューンの本質がわかると思います。

第一回目は、”ベルヌーイの定理”

広いところから、狭い場所に空気が流れていくとき、

狭い場所では流速が上がるけど、圧力は下がる

という現象を説明する定理です。

Photo_2

まず、基本として、

「流体は位置エネルギー、圧力エネルギー、運動エネルギー等を持っていますが、

この流体のエネルギーの総量は常に一定であるというのが、”ベルヌーイの定理”です。」

(実際の世界では、いろいろなエネルギー損失がありますので、総和が100%一定ではありません。)

上記の図では、ホースの口を指でつぶすと流速が早くなるのと同じで、

流体の流れる場所が狭められると、流速が早くなります。

しかし、エネルギーの総量は一定であるという法則があるので、

流速が早くなった(運動エネルギーが上がった) 分、圧力(エネルギー)が下がります。

これを自動車に応用すると、

自動車の底面と路面の間隔を狭めることで底面の流速を高め、圧力を下げます。

ルーフ側(周囲)の圧力は変わらないので、底面と比較して圧力は高く、

上から押される力=ダウンフォースを得ることができます。

フロアパネルをフラットにすれば流速が高まり、ディフェーザーで空気をうまく逃がせば、

さらに高い効果を得ることができます。

ロータスF1のグラウンドエフェクトカー(ウイングカー)は、

サイドポンツーンの下面を上に反った(ウイング) 形にして、

かつ、前から取り込んだ空気を逃がさないように、両サイドもぴったりガードして、

底面を流れる空気の流速を高め、ダウンフォースを作っていました。

最近のF1は、グラウンドエフェクトカーは禁止されているため、

レーキ角(前を下げてフロアに角度を付けてる)+ディフェーザーで

後ろから空気を逃がすことで、ダウンフォースを得ています。

Photo_3

次回に続きます。


2019年1月 3日 (木)

LSDの仕組みってどうなってるの?

2019年はチューニングの目玉として、LSDを入れようと思ってるが...

そもそもLSDってどうなってるの?

1Way、1.5Way、2Wayで何が違うのか? 調べてみた。

だいたい知ってる方は、一番下にある”TM SQUARE”へのリンクの方がいいかも。

まずは、オープンデフの仕組みですが、下の動画を見てください。

いつも思うんだが、ピニオンギアの動きをみてるすごく不思議。

この動画だと、サーキット走行の場合の動きが良くわかりませんが、

サーキットでは、Gによって内輪の加重が下がる = 内輪がスリップしている状態になります。

このとき、オープンデフでは内輪だけにトルクが伝わっているが、

浮き気味で加重がのってないのでスリップしてトラクションはかからない、

エンジン回転数が上がるだけ。

しかも、せっかく加重がかかってる外輪にはトルクがつたわらず、

内輪差が解消されるまで、内輪にも外輪にも全くトラクションがかからない。

これが、デフが抜ける現象です。

一般道ではGがほとんどかかっていないので、うまく左右の回転速度の差を吸収しながら、均一にトルクがかかるのがオープンデフなんですが、

どちらかの車輪が空転してしまうと、トラクションが路面に伝わらなくなってしまいます。

次にLSDの仕組みの動画ですが、音声は英語です。

今度は、加速、減速に応じてデフがロックされ、両輪に均一にトルクが伝わる仕組みがわかると思います。

加速、減速の両方でロックがかかるのが2Wayで、加速だけが1Way、加速でロックし減速でもちょっとだけロックするのが1.5Way。

FRは2Way、FFは1Wayか1.5Wayがいいようなので、

1Wayにしようかと思っています。

これで、コーナーリングスピードアップ間違いなし!

こちらのリンクは、TM SQUAREのLSDの解説です。

Content 1   LSD 基礎講座 オープンデフを知る

Content 2   LSD 基礎講座 「ロック率」

Content 3   LSD 基礎講座 「カム角」

Content 4   ドラテク 「タテ + ヨコ ≦ 10 の法則 」

Content 5   ドラテク 「究極のLSD活用法」

Content 6   LSD の効きと クルマのバランス

 

 

 

2018年8月 2日 (木)

初心者向け”インジェクション制御”ってなんだ?番外編#12

最近はフォルクスワーゲンの不正や、HV、EVに押されて、ディーゼルエンジンの影が薄くなりましたが、

まだまだ、ディーゼルエンジンは性能向上します!

マツダでは、低コストで環境基準をクリアできるディーゼルエンジンを開発!

さすがですね、かつてマスキー法をクリアしたH社は...

これからは、マツダ!の内燃機関技術 / スカイアクティブに注目したい!

2030年頃でも、まだまだ9~8割は内燃機関だそうです。

また、車の材料から生産、使用、廃棄までの一生を考えると、EVも内燃機関も変わらないそうですし、

EVは結局発電所で燃料を燃やしてる事を考えると、それ程環境負荷、コストも変わらないらしい。

昨今は、EVシフトありきだが、

そのうち、どっかで揺り戻しが来ると思う。

元ネタ記事:ディーゼル再興にのろし 常識を覆すマツダ、20年規制達成へ  (日経xTECH

関連記事:マツダのSKYACTIV-Xとは何が優れているのか? (MotorFanTech) 

SKYACTIV唯一の縦置き型(ロードスター用)をラインアップ:MAZDA P5 series (MotorFanTech

エンジン制御

 

2018年7月27日 (金)

初心者向け”インジェクション制御”ってなんだ?番外編#11

英国の革新的エンジン技術

英国の”カムコン・オート”会社が開発した技術らしいです。

日本のメーカーにも売り込みを行っているそうですが、

どんな技術か一言でいうと、”バルブ制御の電子制御化”です。

従来バルブは、カムによってメカ的につきだし量と、タイミングを制御してますが、

バルブをアクチュエーターで電子制御(コンピュータ制御)することで、突き出し量とタイミングを、

いかようにでも、無段階で可変できるという優れものです!!!

聞けば、なんで今までなかったの?っていう感じですが、

もし、エンジンを電気系のエンジニアが設計したなら、

この発想はもっと早く出てきたかも...

この技術の良いとこは、ヘッドを交換し、それを制御するコンピュータさえなんとかなれば、

従来のエンジンにでも、レトロフィットできる点!!!

まだまだ、内燃機関はなくなりません。

元ネタ記事: 英国の革新的エンジン技術、日本車にも導入か? (Forbes

カテゴリー:エンジン制御

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