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最大15％の燃費向上を可能にする ガソリン直噴システム： ドライビング プレジャーを高めると同時に、世界の標準に【ボッシュ】
2014年6月24日
ダイナミズムと効率の向上に寄与するボッシュのテクノロジー
- 数年前のディーゼル エンジンと同様の大変革をガソリン エンジンにもたらす直噴システム
- 2016年までにガソリン エンジンを搭載した欧州の全新車の約50％に達する見込み
- 「ガソリン直噴システムと電動化は相互を完璧に補完する関係」
ボッシュは、コモンレール技術を駆使した直噴システムで、内燃機関に大変革をもたらしてきました。
10年の間に、誰もがこの技術をディーゼル エンジンの標準システムと認めるようになり、今日では世界のディーゼル車の約80％の新車に搭載されています。現在、ガソリン エンジンのダウンサイジングの流れに沿う形で、同じような変革が起きています。ボッシュのガソリン直噴システムにより、ドライバーは低速時の高トルクとそ れによるさらなるドライビング プレジャーを享受できるようになったからです。また、このシステムは燃費を最大15％向上させることができます。
ロバート・ボッシュGmbHの取締役会メ ンバーとしてパワートレイン テクノロジーを担当するロルフ・ブーランダーはこう述べます。「ガソリン直噴システムは、私たちがかつてディーゼル エンジンで体験したのと同じような変革の時を迎えています」。欧州ではこの技術がすでに標準になりつつあり、ボッシュのコンポーネントはスポーツ タイプのコンパクト カー、ツーリング セダン、SUV、スポーツ カーなどに搭載されています。
Gutbrod社はボッシュのガソリン直噴システムを初めて採用した自動車メーカーで、1951年から同社のサブコンパクト カー「Superior」の特定モデルで使用されるようになりました。1954年以降、ボッシュはこの技術を伝説的な「ガルウィング」、メルセデス・ベンツSL 300向けに量産できる体制を整えました。基本的な技術的原理は年月を重ねても変わっていません。インジェクターによって燃焼室に直接噴射された燃料は細 かく噴霧されるため、直ちに燃焼させることができます。また、燃料の気化により燃焼室の温度がさらに下がり、圧縮比を高めることができます。新しい燃焼方 法は燃料を著しく節減できるにもかかわらず、この技術が幅広い支持を得るまでに長い年月がかかりました。ボッシュは10年以上にわたり、インジェクターの噴孔加工にレーザードリル技術を導入してガソリン直噴システムの開発に取り組み、非常に正確な混合気の形成とクリーンな燃焼を実現しました。この技術革新 により、ボッシュ、トルンプとイエナ大学は2013年にドイツ未来賞を受賞することになりました。
現在は欧州の売上げが好調 – まもなく米国と中国がこれに追随
欧州の厳しい排出ガス規制が導入されたことで、2000年代初めにガソリン直噴システムがマス マーケットに投入されました。2021年までに車両の平均的なCO2 排出量が1kmあたり95gに制限されるため、この傾向は続くことになります。このため、欧州では早くも2016年に、ガソリン エンジンを搭載した新車の約半数に直噴システムが装備されることになる見込みとなりました。「私たちは目下、ガソリン直噴システム事業において、欧州で非 常に優れた業績をあげています。そして、この数年のうちには、米国や中国でも大々的な活動が展開されるようになると考えています」（ブーランダー）。これ らの市場では、革新的な燃料噴射システムはまだ輸入自動車に限定されている状態ですが、中国や米国の自動車メーカーも将来施行される新しい排出ガス規制に直面しており、次々と新技術の導入が進められようとしています。
これにより、今後は米国のピックアップ トラック、欧州のセダン、アジアの中型車で同水準の低燃費が実現し、ドライバーは燃料の費用を節減できるようになるほか、この経済的なシステムは環境に対 しても重要な貢献を果たすことになります。この革新技術の発祥地であり、主要市場である欧州では、その効果がすでに無視できないレベルに達しています。2013年には、ヨーロッパ大陸の全新車の約40％にガソリン直噴システムが装備されました。ボッシュは、燃料消費量の少ないこれらの新車が年間で合計約120万トンのCO2排出量の削減に寄与していると推定しています。「ボッシュは革新技術を活かして、パワートレインシステムのエネルギー効率の向上、排出ガス削減やあらゆる走行距離での燃費向上を実現していきたいと考えています」（ブーランダー）。
ガソリンエンジンの電動化に向けた理想的な基盤
ガソリン直噴システムの可能性は内燃機関の効率向上だけにとどまらず、ガソリンエンジンの電動化に向けた理想的な基盤ともなります。ダウンサイジングを最適に設計し、電気コンポーネントで補えば、コンパクトな少気筒エンジンが可能に なります。この場合、高効率のエンジンがパワートレインの中核を構成し、効率の悪い走行フェーズにおいては電気コンポーネントがエンジンをサポートするか、あるいは完全にオフにすることも可能です。プラグインハイブリッドの場合には、電気だけで最長60kmを走行することができます。「ガソリン直噴システムと電動化は、相互を完璧に補完する関係にあります」（ブーランダー）。この電気コンポーネントと直噴システムを組み合わせると、CO2排出量を著しく削減できるようになります。
この仕組みのわかりやすい例が、ボッシュのブースト回生システムです。48Vハイブリッドはダウンサイジングされたエンジンとパーフェクトにマッチしています。モーターとして作用する非常に強力なジェネレーターが低速時や加速時 にエンジンをサポートし、この電動化措置だけでも、燃料消費量を最大15％抑えることができます。エンジンを停止させるコースティング機能を利用した実際 の交通状況下では、さらに10％の削減も可能になります。つまり、合計で最大25％の燃料削減を達成できるというわけです。そのため、このシステムはコンパクトクラスの厳しい排出ガス規制をクリアするための大きな力となります。
大型の車両クラスの場合には、ガソリン直噴システムを搭載したプラグイン ハイブリッドがこうした目標の達成に貢献します。このクラスでは、より効率的な直噴システムと組み合わせて一層の電動化を図るほうが、ブースト回生システ ムよりも節減の可能性が高まるからです。特に年間走行距離が1万5,000kmを超えるドライバーはメリットが大きくなります。例えば毎日通勤のために片道20kmを往復する場合、年間では約10,000kmを純粋な電気モードで走行できます。つまり、年間走行距離の2/3はガソリンを使用せずに走れることになり、残りの5,000kmについても高効率のガソリン直噴システムによるメリットを享受できます。また、全体としては、プラグインハイブリッド車の電気コンポーネントとガソリン直噴システムにより、70％以上の燃料削減を達成することができます。
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