2024年5月28日【イベント】

スバル・トヨタ・マツダ、脱炭素技術で内燃エンジンを延命

共同会見での「鍵」は内燃エンジンと電動モーターの主従逆転にある

SUBARU（スバル）、トヨタ自動車（トヨタ）、マツダの3社は5月28日、東京都内で記者を募り「マルチパスウェイワークショップ（会見動画リンク）」と題した共同会見を実施した。（坂上賢治）

その壇上で、3社は脱炭素社会の実現させるべく新たな内燃エンジンの開発を加速化させると発表。より具体的には、カーボンニュートラルの実現に向けて、電動化時代に適合させた新エンジンを３社三様で開発・リリースしていくことを宣言した。

まずトヨタは、来るべき未来に於いて内燃エンジンが果たすべき役割を大きく低減させつつ、体積の小型化・小排気量化・高性能化を図るなかで、内燃エンジンの長所が最も活かせる燃焼領域を模索していく。

それは例えば、中・高速巡航時や一定範囲のエンジン回転領域を使い・担わせるというもの。それにより排出ガス浄化に係るコストの削減（内燃エンジンの排出ガスを浄化するためには、プラチナ・パラジウム・ロジウムなど貴金属が必要であり、エンジン始動時や低回転時に於けるエンジンの仕事を軽減させることが、内燃ユニット自体の生産・運行コストの削減に繫がる）に動く。

またマツダは、ロータリーエンジンのマルチ燃料化（そもそもバルブ機構を持たない内燃ユニットゆえに、多様なCN燃料に応えることができるロータリーの強みを活かす）を推し進めていく。

更にスバルは、水平対向エンジンを今後の電動化時代に合わせて、より小型化させるのみならず、遠からず100％のカーボンニュートラル社会が到来するなかで、未来のスバルらしさの模索についても一層深化させていくとした。

サプライヤーに対しては、安定を維持しつつ新時代への変革準備を促す構え

3社はおおむね、新たな次世代内燃エンジンを開発していくにあたって、いずれは日本国内で流通するあろうカーボンニュートラル燃料（ CN燃料／この会見の前日27日、出光興産・ENEOS・トヨタ自動車・三菱重工業は、自動車の脱炭素化に貢献するCN燃料の導入・普及に向けた検討を開始した）に完全対応させた上で、従来型ユニット比で、高効率・高出力化を実現しつつ、排気量を抑え、体積自体も大幅に小型化。

これにより3社は今後のHV・PHEV開発で、かつては常にエンジンの補助役でしかなかった電動ユニット（モーターやバッテリー）を車両の推進力の主力として捉えることを決めた。この結果、補助動力源扱いとなる小型・小排気量の内燃エンジンと、出力・電池容量共に拡大させていくモーター駆動との最適な役割分担の組み合わせを目指すとした。

そうした考えに沿い、来るべき2030年から2040年へと向かうにつれ、次第にBEV時代へと進んでいく主力パワーユニットの移行期に於いて、内燃エンジンの製造・運用に伴う環境負荷を大きく低減させ、内燃エンジン自体の活用期間の延命化を図る（年々、厳格化される環境規制に対して内燃エンジンの仕様を適合させていくことで、電動化時代に向かう流れを可能な範囲で緩やかにしていく）。

一方、現在メーカー傘下にあって金融機関からの融資など、事業資金調達の困難さに直面しているサプライヤー各社に対しては、安定したサプライチェーンの維持を図りながらも、ある程度の時間を掛けつつ、来たるべきBEV・FCEV時代（電気・水素が主力となる将来の新パワーユニット時代）を見据えた事業変革準備を促す構えだ。

また既に世界が電動化時代に突入しているなか、EVに適した炭素中立・内燃エンジンを開発・供給することを介して、環境エンジンづくりに長けた日本企業の強みを活かして、当面、続く電動車への移行期間を乗り切っていきたい考えもありそうだ。

３社三様の蓄積技術を活かし、究極の脱炭素エンジン開発に挑む

会見で登壇した3社は共同で、「これまで、各ブランドを象徴する個性的なエンジン開発を通じて、お客様の多様なライフスタイルの実現の一助を担ってきました。

カーボンニュートラル実現に向けて、〝敵は炭素〟、〝意志ある情熱と行動で選択肢を広げよう〟という想いのもと、エンジンとそれを支えるサプライチェーンや雇用の未来を見据えた取り組みを続けてきました。

またレースという極限状態の場に、液体水素エンジン車やCN燃料を搭載した車両で参戦するなど、パワートレーンや燃料の選択肢を広げる活動を進めてきました。

そうした中で、カーボンニュートラル実現に向けた未来のエンジンの役割が明確になってきました。次世代のエンジンは、エンジン単体の性能向上だけではなく、電動ユニットと組み合わせることを前提に、エンジンと電動ユニットがそれぞれの得意領域で最適に機能することを目指します。

また、従来のエンジンと比べて、高効率・高出力を実現しながら小型化し、クルマのパッケージを革新させます。これにより、エンジンフードをさらに下げることができ、デザイン性と空力性能を向上させながら、燃費性能の改善にも貢献します。今後厳しくなる排気規制への対応も念頭に開発を進めます。

加えて、新エンジンは化石燃料から脱却し、e-fuel（合成燃料）やバイオ燃料、液体水素など多様な燃料に対応することでカーボンニュートラルを実現します。これによって、新エンジンはCN燃料の普及にも貢献。

3社はエンジンやクルマの「味付け」など商品づくりの分野では「競争」しながらも、マルチパスウェイでのカーボンニュートラルの実現という同じ志の下、エンジンへの想いや技能を持つ仲間とともに日本の自動車産業の未来を〝共創〟してまいります」と述べた。

なお今共同会見にあたり、３社のCEOは以下のように語った

（SUBARU 代表取締役社長・CEO　大崎篤氏）

カーボンニュートラル社会の実現は、日本の産業界・社会全体で取り組む課題です。私たちはクルマの電動化技術を磨くと共に、カーボンニュートラル燃料の活用に向けて、水平対向エンジン自身もさらに磨きをかけます。これからも志を同じくする3社で日本のクルマづくりを盛り上げてまいります。

（トヨタ代表取締役社長・CEO　佐藤恒治氏）

カーボンニュートラルに貢献する多様な選択肢をお客様にご提供していくために、未来のエネルギー環境に寄り添ったエンジンの進化に挑戦してまいります。また今後は志を共有する3社で、切磋琢磨しながら技術を磨いてまいります。

（マツダ代表取締役社長・CEO　毛籠勝弘氏）

電動化時代における内燃機関を磨き、マルチパスウェイでカーボンニュートラルの実現可能性を広げ、お客様がワクワクするクルマを提供し続けます。電動化やカーボンニュートラル燃料と相性の良いロータリーエンジンを社会に広く貢献できる技術として育成できるよう、共創と競争で挑戦してまいります。

※写真左から、SUBARU代表取締役社長の大崎篤CEO、同社取締役専務執行役員の藤貫哲郎CTO、トヨタ自動車代表取締役社長の佐藤恒治CEO、同社取締役・副社長の中嶋裕樹CTO、マツダ代表取締役社長の毛籠勝弘CEO、同社取締役専務執行役員の廣瀬一郎CTO

各社のCEO宣言の後、CTOによるエンジン技術のプレゼンを実施した

（スバル取締役専務執行役員藤貫哲郎CTO ）

CTOによる各社のプレゼンテーションでトップバッターに立ったスバルの藤貫哲郎CTOは、自社の新ハイブリッドシステムを初披露した。

そのユニットは、一見するとトヨタやマツダのエンジンに比べ、やや大柄にも見えるが、それは水平対向エンジンとトランスミッション、駆動用・発電用の2基のモーター／ジェネレーターを備えた一体型のシリーズ・パラレル式ハイブリッドシステムとなっているためであると説明した。

ユニットの仕様は、現行のロータリーよりも僅かに短く仕立てたボクサーエンジン後方にハイブリッドシステムが搭載されており、それ自体はトヨタ製THSと同構造のものとしている。但し、エンジンやモーターから伝わる駆動トルクの制御や、逆にブレーキ使用時の回生力を取り込む動力伝達システムは、スバルの技術者による独自設計となっている。

またかつての同社のハイブリッドシステムの場合は、駆動用のコントロールユニットが車体後部の燃料タンク脇に専用スペースを設けて搭載されていたのだが、刷新された新ハイブリッドシステムの場合は、それがエンジン上部に移動され、こちらもパワーユニットと一体化されている。

いずれにしても、そもそも同社の4WDシステムは、車体前部のパワートレインから前輪の駆動力を取り出しつつ、プロペラシャフト経由で後軸へも動力を伝達するという独特かつ極めてシンプルな構造を採っている。

それがハイプリッドエンジンとなっても、そのまま受け継がれていることから高速巡航時だけなく、不整地の走行でも高い安定性が発揮できる点が大きな特徴だ。

また今回の新ハイブリッドシステムの生産にあたっては、埼玉県北本市の北本工場にトランスアクスルの生産ラインを新設。既にハイブリッドシステム搭載車両も今会見場へ持ち込まれて披露されている程で、2024年中にはトランスアクスルの本格生産が開始される予定だと説明していた。

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（トヨタ取締役・副社長中嶋裕樹CTO ）

トヨタの中嶋裕樹CTOが、プレゼンテーション上で説明した内燃エンジン形態は二種4タイプ。

いずれも〝電動モーター〟＋〝バッテリー〟＋〝エンジン〟というハイブリッドユニットの一部として利用されるもので、その一基は1.5リッター直4自然吸気エンジンと、同1.5リッター直4エンジンに過給器を加えたもの、併せてもう一種は2リッター直4エンジン。それに過給器が加えられたもの。

ショートストローク化して全高を低めたコンパクト構造ゆえ、例えば1.5リッター直4自然吸気エンジンは、既存の1.5リッター直3エンジンより体積が10％、全高が10％低くなった。

その1.5リッター直4エンジンに過給器を加えたユニットは、既存の旧2.5リッター直4自然吸気エンジンと遜色のない出力値を持つ一方で、体積が20％、全高が15％低い。また2リッター直4の過給器付きエンジンは、既存の旧2.4リッター直4過給器付きエンジンより体積が10％、全高が10％低められている。

中嶋裕樹CTOによると、この二基４タイプの内燃エンジンとハイブリッドシステムを組み合わせれば、それだけでミドルクラスから米国に於けるラージモデルに至る高性能スポーツカーをも含んだ幅広い車種ラインナップをカバーできると説明した。様々な車両へ搭載できるようになれば、内燃エンジンの製造原価も下げることができる訳だ。

エンジン体積を小型化できた理由は、先の通りシリンダーのショートストローク化にある訳だが、これまでそれが実現できなかった理由は、内燃エンジンがシリンダー内で「吸入→圧縮→燃焼→排気」運動を繰り返すなかで、最初の吸入時に取り込む（燃料と空気の）混合気を充分に攪拌させる（シリンダー内部で縦渦流をつくる）必要があったためだ。

というのは内燃エンジンが推進力の主体的な役割を担うなかでは、エンジン始動時や低速走行時に於いても、内燃エンジンをシッカリと働かせる必要があるからだ。ただエンジン始動時や低速走行時は混合気が混ざり難いことから、これまではロングストロークエンジンが有利だったのだ。

対してモーターの駆動力を主力とするハイブリッド車であれば、「初速段階からクルマを走らせる場面」、理想のエンジン燃焼環境が整い難い「ストップ＆ゴーが繰り返される場面」、また「低速で走らせる場面」はモーターの動力に頼れば良い。

内燃エンジンは「中・高速時」や「一定速度での巡航時」など、最も得意な領域を担えば良く、そうした環境下であれば、ショートストロークエンジンでも効率的に働ける。加えて効率的なエンジン燃焼が続けられるのであれば、高価な貴金属に頼る排出ガス浄化も低コストで済む。

結果、効率的なエンジン燃焼が行える小型・軽量・高性能なショートストロークエンジンが活きる条件が整った。つまり内燃エンジンと電動モーターが主従関係を逆転させることで内燃エンジン側は、シリンダーのショートストローク化によるコンパクト化が実現する。

トヨタの中嶋裕樹副社長兼CTOは、今後は電気リッチ（バッテリー容量の拡張とモーターの高出力化）方向に向かうことで、内燃エンジンのショートストローク化が可能となり、ハイブリッドシステム全体のコンパクト化を実現できるとした。

また新たな考え方に沿った新ハイブリッドエンジンの開発では、シミュレーション技術を活かして、複数のボア×ストロークの組み合わせやインジェクターの設置位置も検討できるようになると述べている。

従って電動モーター＋内燃エンジンの役割分担も、原子力発電が主な地域、水力発電が主な地域、バイオ燃料が主体的な使われる地域など、個々のクルマが使われる仕向地毎に例えば「電動モーター50％＋内燃エンジン50％」や「電動モーター70％＋内燃エンジン30％」へと仕様変更することもできると説明した。

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（マツダ取締役専務執行役員廣瀬一郎CTO ）

マツダは2007年以降、エンジン車の技術を磨きつつ、それに電動化技術を組み合わせていくことでCO2削減を実現する「ビルディングブロック戦略」を推進してきた。

それはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、HV、PHEV、ロータリーEVシステムなどの多様なパワートレインを用意。これらを適材適所で提供するマルチソリューション戦略であった訳だ。

そんな戦略づくりを敷き、歩んできたマツダだが、今回、登壇した廣瀬一郎CTOは開口一番、電動化時代が急速に突き進むなか、今の時代に適した内燃エンジンはどうあるべきかを考える時が来たと述べた。

それは、日増しに厳格化されていく環境規制、水素から造るeフューエル燃料（ e-fuel／合成燃料）、バイオ燃料、メタン燃料、カーボンニュートラル燃料、液体水素燃料への対応。BEVの登場による自動車としてのパッケージデザイン革命など、今後、考えていくべき課題は多様であるという。

また、それらは仕向地毎にも異なっていることを説明。そこでマツダは、これらをクリアするソリューションのひとつとしてロータリーエンジンの研究を進めていくとした。

なかでもマツダが長年温めてきたロータリーエンジンは、バルブ構造を持たないシンプルな燃焼行程を持つこと、燃焼室にオイルを噴射する独自の潤滑構造を持っていることなどから多様な燃料に適応できると畳み掛けた。

実際、ロータリーエンジンであれば、先の様々な燃料に全対応できる。また比較的コンパクトにまとめられ、電動モーターと同じく回転運動で駆動していることから、双方のユニットを並べて組み合わせることもできる。補器類の搭載にも有利だ。

先の厳格化していく環境規制にも、燃焼効率が高い回転域のみで稼働させることで、HC（炭化水素）やNOx（窒素酸化物）の排出量も低減できる上、電気をキャタライザーの昇温に用いたり、ロータリーエンジンの暖気に使うことで、低コストで排ガスの浄化も可能だとした。またパッケージデザインの変革にも充分に応えられることから、空力性能の改善にも貢献できると説明した。

そこでプレゼンテーションでは、単相のロータリーエンジンを用いた「ロータリーEVシステムコンセプト」と、2ロータリーエンジンと組み合わせた電動パワートレインを紹介。いずれもドライサンプ式の潤滑システムを用いることでユニット自体の体積を大場に削減できるとも述べた。