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何もかも新開発! 新型トヨタ・ヤリスの1.5Lエンジンとハイブリッドをじっくり観察する〈燃費も動力性能も大幅向上〉

  • 2019/10/17
  • MotorFan編集部
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新型ヤリスのハイブリッド。新開発の直列3気筒ガソリンエンジンと電気モーターを搭載する。

ヴィッツ改め、新たにグローバル共通のネーミングを与えられて登場した新型ヤリス。3種類のパワートレインが用意されるが、そのうちの2種類は完全新設計となる。今回は直列3気筒1.5Lエンジンと、直列3気筒1.5Lエンジン+電気モーター(ハイブリッド)にスポットを当て、注目すべきポイントを仔細に見ていきたい。

REPORT●塚田勝弘(TSUKADA Katsuhiro)

TNGAのGA-B初採用に合わせてパワートレインも新開発

 新型ヤリスは1.5Lハイブリッド仕様の量販グレード比で現行ヴィッツから50kgの軽量化を果たしながら、ボディのねじり剛性は30%以上向上している。「TNGA(GA-B)」プラットフォームの恩恵は、ハイブリッドでは動力性能15%以上と、当然ながら走りにも及んでいる。

 もちろん、燃費向上も重要なメニューに入っていて、従来のJC08モード燃費よりさらに実用燃費に近いWLTCモード燃費で20%以上の燃費性能目標を掲げている。

 ガソリン車のパワートレインは、「TNGA」のために新開発された直列3気筒の1.5Lダイナミックフォースだ。ハイブリッド車には、トヨタ初となる新世代の1.5Lハイブリッドシステムを搭載。さらに、レンタカーなどの法人ニーズが多いという1.0Lエンジンも改良され、新開発のCVTが組み合わされている。

直列3気筒1.5Lエンジン

新開発の直列3気筒1.5Lガソリン。燃料噴射方式は筒内直接噴射。
CVTは発進用ギヤを備える。ギヤ追加による重量増は約3kgほど。

 まずはガソリン仕様の新開発1.5Lダイナミックフォースエンジンの詳細から見ていこう。

 エンジンコンパートメント内のセンター配置が図られ、安定性が向上。また、「TNGA(GA-B)」プラットフォームの採用により、直列3気筒エンジンまで(直列4気筒エンジンはスペースの都合上、搭載不可)しか積めないものの、こうした高出力、高効率化により、必要十分な動力性能も確保しているという。

 性能面では「TNGA」エンジンの特徴である低回転・高トルク特性を重視している。同エンジンは、トヨタ最新世代の500ccモジュールの3気筒で、燃費と動力性能向上のため、97.6×80.5のロングストローク化、直噴(D-4)、VVT-iW(吸気)、VVT-i(排気)といった高速燃焼システムが搭載されている。さらに、NV(Noise、Vibration)と燃費の両立を図るため、ギヤ駆動式のバランスシャフトも搭載されている。エミッションでは、「WLTC-J」規制に対応し、集合排気ポート(排気冷却)、触媒近接エキマニが搭載され、2.0Lのダイナミックフォースエンジン同様に、EGR(排気ガス再循環)システムも用意されている。

 組み合わされるCVTはアイシン・エィ・ダブリュ製で、新開発の「Direct Shift-CVT」が組み合わされている。発進ギヤにより低速域からスムーズな発進、加速が可能なだけでなく、従来のCVTよりも低速域の伝達効率が大幅に改善。音ばかり高まり加速感がついてこないという、CVTの課題に挑んでいて、アクセル操作に対してその名のとおりダイレクトな反応を示すそうだ。ハイギヤ側は、ベルト高効率領域を活用し、ベルト単体の効率向上、オイルポンプ小型化も盛り込まれていて、効率向上も目指したCVTになっている。

直列3気筒1.5Lエンジン+電気モーター(ハイブリッド)

ハイブリッドに組み合わされる直列3気筒1.5Lエンジンはポート噴射となる。
複軸化されたトランスアクスルによって、モーター高回転化とPCU直載を実現。
高性能マイコンが搭載されたPCUは、低燃費の実現とモーター出力の向上に大きく貢献する。
駆動用バッテリーも新開発され、回生効率の向上とモーターアシストの強化が図られている。

 1.5Lエンジンを積むハイブリッド仕様も新開発されている。新開発の1.5Lダイナミックフォースエンジンが搭載され、97.6×80.5のロングストローク化、VVT-iW(吸気)、VVT-i(排気)はガソリンエンジン仕様と同じだ。

 さらに、高圧縮比(数値は市販仕様の発表時に公表)、高効率吸排気ポート(レザークラッドバルブシート、高タンブル比)が盛り込まれた高速燃焼システムになっている。ほかにも、低粘度オイルの採用や新開発の小型電動ウォータポンプ、アウターバランスクランクプーリー、ロング吸気ダクトにより、低燃費、高トルク化を実現するという。

 モーター出力は従来よりも約30%向上し、伝達損失は逆に約30%低減。電気をより効率的に伝えることで、低燃費を実現している。ハイブリッドシステム全体としては、16%の出力向上が図られ、回生ブレーキによるエネルギーの回収容量も倍増するなど、高効率化への対策は念が押されている。

 ハイブリッドユニットは、トランスアクスル、パワーコントロールユニット(PCU)、駆動用バッテリーも新開発となる。ヤリスというコンパクトカーに合わせた小型・軽量化、高出力・高効率化が狙いだ。

 複軸化されたトランスアクスルは、モーターの高回転とPCUの直載が可能になっている。さらに高出力、高効率モーターの採用により、高電圧化と制御改善により出力向上も果たしている。潤滑方式も変更されていて、ギヤ駆動ポンプ方式によってギヤによりオイルの損失を低減。ほかにも、発電用モーターの小型化とケースの軽量化が図られている。

「RC-IGBT」が採用された小型パワースタック、高性能マイコンが搭載されたPCUは、低燃費制御、モーター出力向上に大きく貢献しているほか、高効率のDCDCコンバーターの搭載によっても高効率化が図られている。

 駆動用バッテリーはリチウムイオンで、充電容量の拡大(先述した回生効率の向上)、放電量拡大(モーターアシストの強化)が盛り込まれている。

 なお、1.5Lのダイナミックフォースエンジンは、2.0Lの同エンジンと比べるとエアコンなどの使用時の負荷が大きくなるなど、低排気量ゆえに不利な面があるものの、熱効率40%(同ハイブリッドは41%)と同等レベルを目指しているそうだ。

直列3気筒1.0Lエンジン

1.0L直列3気筒エンジン(1KR)は1.5Lとは異なり新開発ではないが、CVTとともに細部に改良が施されている。ただしCVTに発進用ギヤは備わらない。燃料噴射方式はポート噴射で、2WDと4WDが用意される。

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