ラムエアインテーク

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ラムエアインテーク(: ram-air intake)とは、移動する乗り物などに生じる風圧を利用して、より効率的に空気を取り込む空気取り入れ口(インテーク)である。

概要[編集]

1973年式ポンティアック・ファイヤーバードトランザムの455CIDラムエアーIVエンジン車。ボンネット上の後ろ向きに開口部を持つリバースドシェイカースクープが特徴で、市販車両へのラムエアインテーク導入の最初期の例でもある。

ラムエアインテークは、空気取り入れ口(インテーク)の入り口で発生する空気の運動エネルギーを静的な圧力に換える構造である。航空機のように高速で空中を移動する乗り物では発生する圧力が高く、燃焼室内への空気充填率を向上し出力が向上する。ラムエア(: ram-air)は「衝突する空気」という意味で、空気密度の薄い上空を時速500km/h以上の速度で飛行するジェット機においては登場した当初から標準的に[要出典]用いられた。

ラムエアインテークの概念は自動車やオートバイなどような陸上輸送機器の分野にも応用されるようになったが、陸上輸送機器の速度域においては吸気に正圧を生じる効果はほとんどなく、走行風を積極的に利用して吸気管内を流れる空気の抵抗を減らして[1]ポンピングロスを低減できる。アメリカ車において、ポンティアック世界に先駆けてラムエアー商標[要出典]同様の形態のインテークを採用していた。市販自動車では1960年代に幾つかの高性能キャブレターを採用するアメリカ車[要出典]搭載され、1970年代燃料噴射装置を伴うターボチャージャーの普及などによって[要出典]一度姿を消したが、近年再び市場に姿を現す例が見られた。

航空機での利用[編集]

航空機ではピトー管が飛行中のラム圧の測定に利用され、大気圧との対比によって航空機の対気速度を測定するのに用いられている。

エンジンへ空気を導入する構造としてのラムエアインテークは、対気速度が高いジェット機では標準的に用いられていて、ラム圧を積極的に利用することはジェットエンジンには不可欠となっている。最高速度の頭打ちの要因となる開口部を減少させて空気抵抗を抑えつつも、より効率の良い吸入空気量を得るために流体力学を駆使したインテークの研究は古くから非常に盛んに行われた。そのうちの1つであるNACAダクト(en:NACA_duct)は、陸上の乗り物にも応用されている。

飛行中の吸入空気量を増大させる目的で機首に開口部を持つ空気取り入れ口は、第二次世界大戦前後のレシプロエンジン機にすでに見られたが、大戦中は出力増大の手法としてはスーパーチャージャーやターボチャージャーなど機械的な過給機が主流で、ラムエアインテークの概念のみで過給を行うことはあまり多くはなかった。

自動車での利用[編集]

トヨタ・TF108ヤルノ・トゥルーリ車、フォーミュラカーは古くからこのような巨大なエアインテークを用いた空力設計が行われていた。

フォーミュラ1インディカーを始めとするモータースポーツ参加車両では、ラムエアインテークは今日でも極めてポピュラーな装備である。特にフォーミュラカーにおいてはレギュレーション(車両規定)によって、機械的な過給機の装着が禁止されている例が多いため、インダクションポッドなどの大口径ラムエアインテークを装着することで、最高速度域での最大限の過給効果と効率的な外気導入を狙った空力設計が行われている。

市販車両では、1960年代にポンティアックポンティアック・GTOなどのディーラーオプションとして、ボンネットに設けられたエアスクープをキャブレターの吸入口に直接接続する機構をラムエアーの商標で設定したことが始まりとされる[要出典]。ポンティアック・ラムエアーは当初は単なるコールドエアインテークの域を出ない[独自研究?]ものであり、当時のGM内の内規に配慮して[2]カタログスペックも非ラムエアーエンジンと変わらないものとされていた。しかし、GTOのモデルイヤーが進むごとに改良と性能向上[3]が図られ、1970年代のポンティアック・ファイヤーバードの時代にオプション設定されたラムエアーIVでは進行方向とは逆の向きに開口部が設けられたリバースドエアスクープから、エアクリーナーボックスに接続する形態が採られていた。これは車体全体の空気の流れが考慮され、フロントウインドウの前方で空気の圧力が高くなることを積極的に利用したものである。1970年代末に電子制御式燃料噴射装置で制御されたターボチャージャースーパーチャージャーが台頭し、1980年代に普及して一度姿を消したが、2004年オーストラリアホールデンによってGTOが復活して以降、再びオプションとしてラムエアインテークを採用する例が表れた。

なお、アフターマーケットパーツのエアクリーナーの中には、純正エアクリーナーボックスやコールドエアインテークをすべて取り外す形態をとるものがあり、その中の一部に専用のインテークパイプと導風板を併用することでラムエアインテークの効果を期待するように設計されたものが存在する。このようなエアクリーナーをショートラムエアインテーク(en:Short ram air intake)と呼ぶ場合がある。

オートバイでの利用[編集]

2003年式カワサキ・ZX-6RR。ウインドシールド直下の穴がラムエアインテークである。

オートバイにも走行風圧を積極的に利用してエンジン出力を向上させるエアインテークを装備する車種があり、ラムエアシステムフォースドエアインテーク (: foreced air intake)とも呼ばれる[4]カタログスペックとして理論上の最大効果発揮時の出力を喧伝している車種もある。効率の良い設計がされているものの中には、ブースト比が1.2以上[5]に達する物もみられる。[要出典]1980年代初頭には電子式燃料噴射装置とターボチャージャーを搭載する車種もいくつか存在したが、当時の燃料噴射装置の信頼性の問題や、低速度から過給が掛かることでかえって出力の過渡特性に問題が生じること、何よりも機構が複雑化して重量増大とコストアップに直結することから、[要出典]自動車とは対照的にほとんど普及しなかった。その後、1980年代のレーサーレプリカに分類される車種で、エンジンや排気系の熱を受けにくいカウル正面から吸気を導入するダクトが採用されるようになった。1990年代後半に、ラムエアシステムが市販車に採用されるようになった。電子式燃料噴射装置とラムエアインテークとの適合は吸気温センサーや外気圧センサーを用いたフィードバック制御が一般的である。加速時に、より安定した出力過渡特性を実現するために簡素なブローオフバルブをエアクリーナーボックスに取り付ける例もある。[要出典]

ラムエアインテークの効果は概ね時速200km/h以上の高速域で効果を発揮する[要出典]し、低速域では出力向上の効果はほとんどない。最高速域においても理論上、3 - 5%程度の出力向上[要出典]に留まる。とりわけノーマル市販車の場合はインテーク経路およびエアクリーナーエレメント手前までの過給しかできない[独自研究?]ため、ターボチャージャーやスーパーチャージャーほどの過給効果は見込めない。技術者の間では「ラムエアインテークのみでは厳密な意味での過給装置ではない」という見解が常識である。[要出典]

市販の高性能車の大半にラムエアインテークが採用される[独自研究?]理由としては冷気導入効果のほか、「ラムエアインテーク採用車=高性能マシン」という外観上の商品価値を考慮している[独自研究?]面も大きい。

脚注[編集]

  1. ^ AutoExe:機能別商品情報”. 株式会社オートエグゼ. 2014年3月28日閲覧。
  2. ^ 当時のGMではフラッグシップシボレー・コルベット以外の他部門の車種では、過剰な性能宣伝を行うことが抑制されていた。
  3. ^ 1966年ごろのラムエアーIIで5馬力前後、1969年頃のラムエアーIIIでは10-15馬力前後向上
  4. ^ バイク用語辞典”. ヤマハ発動機株式会社. 2014年4月17日閲覧。
  5. ^ 過給圧で換算した場合0.2kg-mm相当となる。[疑問点 ]

関連項目[編集]

参考資料[編集]