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マツダ MAZDA3のSKYACTIV-XのM Hybrid 狙いはパワーアシストではない。「燃費」だ! エンジニアに訊いた

  • 2019/12/05
  • MotorFan編集部
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マツダ MAZDA3のSKYACTIV-Xエンジン搭載車には、「M HYBRID」と呼ばれる24Vのマイルドハイブリッドシステムが採用されている。このM HYBRIDの出力は4.8kW/60.8Nmと驚くようなものではない。では、このM HYBRIDの目的はなんなのか? ジャーナリスト世良耕太がマツダのエンジニアに訊いた。

TEXT◎世良耕太(SERA Kota)

M Hybrid搭載の狙いはパワーアシストではない

M HYBRIDは日本ではSKYACTIV-X搭載車のみに採用されているが、欧州仕様ではSKYACTIV-G2.0やMAZDA2のG1.5(ただしMAZDA2はB-ISG + i-ELOOPを採用し、 リチウムイオンバッテリーではなくキャパシタに蓄電する)にも組み合わされる

 MAZDA3のSKYACTIV-X搭載車は、世界初の「火花点火制御圧縮着火(SPCCI)」を実現した高効率のガソリンエンジンを積んでいることだけが特徴ではない。マツダが独自開発したハイブリッドシステムを搭載しているのも特徴だ。ただし、「M Hybrid」の名称が示唆するように、マイルドハイブリッドだ(いや、マツダのM?)。搭載するモーターの出力は小さいし、バッテリーの容量も小さい。

 モーターはストロングハイブリッドの多くがそうするような、トランスミッションに内蔵する方式ではない。オルタネーターやスターター機能とアシスト、エネルギー回生を兼用するタイプで、マツダはベルトドリブン・インテグレーテッド・スターター・ジェネレーター(ベルト式ISG)と呼ぶ。(12Vではなく)24Vで駆動し、最高出力は4.8kW、最大トルクは60.8Nmだ。見た目は大きなオルタネーターである。

 減速時に回生したエネルギーは、助手席側のフロアに搭載するリチウムイオンバッテリーに蓄える。容量は0.216kWhで、重量は9.5kgだ。24Vの電圧を車載電装品の駆動電圧である12Vに変換するDC-DCコンバーターも、M Hybrid搭載にあたって追加になったコンポーネントだ。

SKYACTIV-X エンジン形式:2.0ℓ直列4気筒DOHCスーパーチャージャー+Mild Hybrid エンジン型式:HF-VPH型 排気量:1997cc ボア×ストローク:83.5mm×91.2mm 圧縮比:15.0 最高出力:180ps(132kW)/6000rpm 最大トルク:224Nm/3000rpm 燃料供給:筒内燃料直接噴射(DI) 使用燃料:プレミアム モーター MK型交流同期モーター 4.8kW/60.8Nm
これがISG(インテグレーテッド・スタータージェネレーター)

 4.8kWの最高出力から推察できるように、M Hybrid搭載の狙いはパワーアシストではない。「あくまで燃費です」と、開発に携わる森本昌介氏(マツダ株式会社 パワートレイン開発本部 PT制御システム開発部 第1制御システム開発グループ アシスタントマネージャー)は説明する。力行(エネルギー放出)側も、パワー感の増強を狙って行なうのではなく、あくまで燃費の向上が狙いだ。

「エンジンの高負荷領域で燃焼効率をより高いところに持っていく使い方です。モーターの仕事分だけ、エンジンの仕事を減らす考え方です」

 SKYACTIV-Xは広い領域で高い燃焼効率を誇るが、内燃機関である以上、相対的に効率の悪い領域は存在してしまう。そこはモーターでカバーし、エンジンの効率を助ける考えだ。モーターは「上乗せ」のためにあるのではなく「穴埋め」のためにある。

 ベースとするエンジンの効率が悪ければ、サポートしなければならないモーターの負担は大きくなり、大きな出力が必要になる。だが、SKYACTIV-Xは効率が高い領域が広いので、サポート役の負担は小さくて済む。だから、最高出力5.1kWの小さなモーターで充分というわけだ。システム全体の軽量化にもつながる。

「モーターを賢く使っているのがM Hybridの特徴で、考え抜いたところです。力行側もそうですが、回生側のエネルギーをいかに刈り取るかに着目しました。弊社で採用しているi-ELOOP(アイ・イーループ)は、減速エネルギー回生システムと呼んでいます」

 CX-5などが搭載しているi-ELOOPは、減速時の運動エネルギーをオルタネーターで回生し、キャパシタに蓄えるシステムだ。減速エネルギーの回生に特化したシステムで、駆動時のアシストは行なわない。アクセルオン時はオルタネーターによる発電を休止し、キャパシタからDC-DCコンバーター(最大25V→12V)を経由して電装品に電気を供給する。エンジンの負担を軽減して燃費向上に結びつける考えだ。M Hybridはその発展形と捉えることもできる。

リチウムイオン電池は定評のある東芝製「SCiB」を使う
「(i-ELOOPと)今回のシステムとの大きな違いは、ブレーキの仕事を電気に置き換えていることです。(i-ELOOPのように)アクセルオフでエネルギーを刈り取るというより、ブレーキを踏んだときにしっかりと発電で減速Gを出し、そのぶんブレーキに仕事をさせません」

 油圧ブレーキと回生ブレーキの配分を制御する協調回生ブレーキを採用したのも、M Hybridの技術上のハイライトだ。そのため、負圧ブースターを電動ブースターに置き換えている。

 回生能力を強化しただけではない。M Hybridでは「有車速ストップ」の機能を織り込んだ。一定の車速まで減速すると、車両が完全停止する前にエンジンは停止。モーターの能力を最大限使い切ってエネルギーを刈り取りつつ、停止する。止まるつもりだったんだけど、信号が変わったのでブレーキペダルからアクセルペダルを踏み換えた。などというシーンはよくあることだ。

 もちろん、M Hybridはそうしたシーンを想定しており、アクセルペダルを踏み込んだ瞬間にエンジンは始動する。エンジンが停止した状態でなくても再始動できるのがベルト方式の利点だ。

マツダ3のM HYBRIDではないが、ISGを使ったマイルドハイブリッドのシステム全体はこのようなパーツで構成される
「スターター(モーター)方式の場合は一般的に、条件を待たないと再始動できません。一方、ベルト方式のM Hybridは、シーンが変わった際に速やかに、かつ静粛に始動できます。振動も抑えています。今回のMAZDA3でベルト方式を採用した狙いのひとつは、今まで振動の大きさや発進性を気にして(アイドルストップシステムの)キャンセルスイッチを押していた方に、積極的に使ってもらいたいということです」

 燃費や静粛性を引き上げ、SKYACTIV-X搭載車の付加価値を高めるのが、M Hybrid搭載の狙いである。試乗日は運悪く、豪雨に強風。かつ、試乗ルートは信号のほとんどない山岳路だった。市街地での走行で、真価を確かめてみたい。

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