ボルテックスジェネレーターの乱流効果で燃費改善を目指す

2017年2月2日

ゴルフボールとボルテックスジェネレーター

愛車の燃費を良くするためには、走行抵抗を減らすのが基本。今回は、スピードを上げるほどに増大する空気抵抗を何とかしたく、ド素人がド素人なりの発想でDIYした結果をお届けまします。

【2017.2.4】:高速燃費を追加しました。

ヒントはゴルフボールのディンプル

ゴルフボールの画像
ディンプル加工は何のため?

なぜゴルフボールの表面は凸凹なのか?

つるっつるのほうが空気抵抗が少なそうだけど、そうすると半分も飛ばなくなるらしい。だから凸凹の方が空気抵抗が減っていい。

これを車に当てはめると・・・ボディをワックスなどでツルツルピカピカにしてしまうと、空気抵抗が増える?

逆に、凹みや傷は直さずに凸凹のまま走った方が、空気抵抗が減って燃費が良くなる?

流石に凸凹では見た目が・・・というわけで、車の後端に取り付けるボルテックスジェネレーターの出番となるのです。

ボルテックスジェネレーターとは?

ボルテックス(渦)ジェネレーター(発生器)とは、空気の乱流効果を用いて空気抵抗を低減させることを目的に施される突起状の装置のこと。

wikipediaでは、

【ボルテックスジェネレーター】
意図的に乱流を生じさせる事で境界層剥離を抑える事によって空気抵抗を減らす効果がある。

ボルテックスジェネレーター:wikipedia

とある。

また、乱流翼という項目をwikipediaで調べると、

【乱流翼】
自動車や電車においても、高速走行時の気流を制御して走行安定性などを高める目的で、タービュレーター(ボルテックスジェネレーター)が使用される。
(中略)
トヨタは複数の車種において、エアロスタビライジングフィンという名前でテールランプ横に突起が一体成形されている。これは車体後部に発生する渦を整流し空気抵抗を減らす役目をしている。

乱流翼:wikipedia

アルミテープチューンでも面白いことしているトヨタさん、このボルテックスジェネレーターも「エアロスタビライジングフィン」として実用化されているのですね。早速真似して、検証してみたいと思います。

ボルテックスジェネレーターの仕組みは?

ディンプル加工の効果イメージは、

  1. ゴルフボールの凸凹に空気が当たることで空気の流れが乱れ、
  2. その乱れた空気がゴルフボールの背面に流れ込み、
  3. ボール後ろの真空状態が解消、あるいは低減、
  4. 後ろに引っ張られる力が弱まることで、
  5. 前によく進む!

これを車に当てはめればいい。

  1. ルーフ後端近くに突起物を設置して空気の流れを乱し、
  2. 車体後部に空気を流れ込ませ、
  3. 車体後部の真空状態が改善され、
  4. 後ろに引っ張られる力が弱まることで、
  5. 前に進んで燃費が改善する?

という考え方です。

ど下手なイラストで恐縮ですが、ボルテックスジェネレーターのイメージ画像作成。右が進行方向で左が車体後部です。

ボルテックスジェネレーターの仕組みの画像
ボルテックスジェネレーターのイメージ

そして検証するにあたって、とりあえず効果の程もよくわからずに手探り状態なので代用品「磁石」を使ってみました。

【追記】後日、エーモン工業のフィンで検証しています。記事はこちら

ネオジム磁石をジェネレーターとして代用

今回、ボルテックスジェネレーターとしてネオジム磁石を用いてみました。

セリアのネオジム磁石
セリアのネオジム磁石

100円ショップにて2セット購入。216円なり。いろいろなサイズがあるのですが、とりあえず直径13mmのボタン型ネオジム磁石を購入。どこにいくつ貼るのがいいのか?磁石なら調整が簡単だと思いました。

ただし、このネオジム磁石は取扱に注意が必要です。

  1. 超強力なので指など挟むと怪我をします
  2. 割れやすい!
  3. ボディへの装着は傷つかないように細心の注意が必要!

実際、強力さがどれくらいなのかお試しで遊んでいたら5,6センチ離れたところからでもバチン!と引き合って、その衝撃で磁石が割れてしまいました

割れたネオジム磁石の画像
割れやすいネオジム磁石

スルスルっと引き合うのではなく、瞬間移動してぶつかりあって割れてしまうのです。車に装着させる際も、しっかりと磁石を掴んでいないとバチンとボディにぶつかって割れてしまうかも。さらにはボディに傷がついてしまう可能性もありますので、ご注意ください。

ジェネレーターをルーフ後部に設置してみた

これは画像を見ていただいたほうが早いですね。

ネオジム磁石をボルテックスジェネレーターとして使った画像
磁石をボルテックスジェネレーターに見立てた

リアドア上部に7つ、等間隔で設置してみました。

端から何センチがいいのか、効果的な間隔、何もわかりませんのでテキトーです。ゴルフボールのディンプルを考えるともう少し大きくてもいいような気がします。では早速、テスト走行です。

設置前と設置後の燃費変化

実験車は14年乗っているゴルフIVです。カタログ燃費は9.7km/lです。まずは、アルミテープチューンの記事でも使用した一般道コースで検証。テスト走行前にガソリンスタンドでガソリン満タンに、タイヤの空気圧を2.5に調整してからテスト走行しました。

一般道での燃費検証

貼り付け前貼付け後
走行距離25km25km
走行時間54分53分
気象条件晴れ、12℃晴れ、8℃
平均速度28km/h29km/h
平均燃費11.4km/l11.6km/l

交通状況が全く同じでないのは仕方ないです。今回は、平均速度が1km/hアップ。その影響か平均燃費は、従来ベストの11.4km/lを上回り11.6km/lと新記録達成

データ上は向上していますが、体感的には効果を感じることはありませんでした。アルミテープの効果が凄すぎて、それに比べると弱い感じ?

高速道路での燃費検証

後日、高速燃費も計測してみました。ただし「うっかりミス」もありましたので、要再検証です。

従来ベスト
(往路)
従来ベスト
(復路)
今回往路今回復路
(参考記録)
走行距離49km43km49km50km
走行時間55分40分53分53分
平均速度53km/h65km/h56km/h57km/h
平均燃費16.1km/l16.6km/l16.4km/l15.6km/l

往路は渋滞もありましたが、比較的順調で気付けば記録更新。しかし、平均時速が上がっていますのでその効果によるところが大きいでしょう。

復路はすみません、シガーソケットから室内消臭器を作動させてしまいました。途中、燃費が思ったよりも伸びていないことに気付き、試しに消臭器をオフにしたら車に軽快感が。しばらく乗れていなかったので、バッテリーの充電状態が良くなかったよう。参考記録としておきます。

また高速走行では、いつもよりもスピード感がない印象でした。メーターを見るといつも通りなのですが、体感的に遅いのです。直進安定性アップというのか、どう表現したら良いのかわからないのですが「スピード感がない、遅く感じる」という印象。

でも1回では何とも言えませんね。データも駄目ですし。ボルテックスジェネレーターの大きさ、形、設置場所などいろいろと楽しみながら試したいと思います。

ボルテックスジェネレーターの乱流効果:まとめ

データ的には燃費改善ですが、体感できないレベル。体感できるように大きさ、形、設置場所を検証したい!ネオジム磁石の取り扱いには、くれぐれもご注意を!