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AE86 H2 Concept ”あえて”水素ポート噴射、ノン過給、そして4A-G
TOYOTA GAZOO Racingは『東京オートサロン2023』でAE86 H2 ConceptとAE86 BEV Conceptを展示した。どちらも、クルマを大切に乗り続けている人たちに「カーボンニュートラルへの道」を提案するコンセプトだ。「クルマ好きを誰ひとり置いていきたくない」という豊田章男・トヨタ自動車社長の思いが込められている。
2台のコンセプトカーはともに実用化を前提に開発が進められている。「大きな手術をしてカーボンニュートラルを実現しても、オーナーはうれしくないと思います。元の姿を極力残すのが僕らのやりかたです」と、AE86 H2 Conceptの開発を担当した高橋智也氏（GAZOO Racing Company GR車両開発部 部長）は言った。「ありものを上手に使って安くお客さまに提供するのがコンセプト」だと。
AE86 H2 Conceptはガソリンに代わりに水素を燃料として走る水素エンジン車である。「AE86のオーナーは4A-G（4A-GEU型、1.6L直列4気筒自然吸気）のエンジンに強いこだわりを持っている方が多い。だから、4A-Gのエンジンを残し、必要最低限の変更で水素エンジン化することにこだわりました」
変更したのは、水素を噴射するインジェクターが設置された吸気ポート部分だけ
変更したのは、水素を噴射するインジェクターが設置された吸気ポート部分だけ。スーパー耐久シリーズでは2021年から、GRヤリスが搭載するG16E-GTS型、1.6L直列3気筒ターボを水素エンジン化してGRカローラに積み参戦している。そのG16Eは直噴インジェクターを採用。水素はガソリンに比べてシリンダー内に占める体積割合が大きいので、ポート噴射ではあまり空気を吸い込めない。直噴の場合は先に空気を吸い込んでから水素を噴射するので、空気量が多くなり、そのぶん発熱量も大きくなる。これに過給を組み合わせると、さらに発熱量は大きくなる。G16Eはこのパターンだ。
水素は小さな点火エネルギーでも火がつきやすいのが特徴で（だからリーンにしやすい面もあるのだが）、点火する前に着火してしまうプレイグニッションが起きやすい。
「スーパー耐久で苦労している異常燃焼（主にプレイグニッション）は、ポート噴射だとより制御が難しい。G16Eの水素エンジンはものすごいエンジンだなとあらためて思うと同時に、（ポート噴射が多い）保有車のカーボンニュートラルに取り組む課題が見えてきました」
現状は異常燃焼に対して無理のない範囲でまとめているので、オリジナルよりもだいぶ低い出力に留まっている。まずは、異常燃焼の解決が先決。AE92ではスーパーチャージャーを搭載した4A-GZE型の設定があった。過給機を付けて適合すれば、オリジナルの最高出力（グロス130ps）により近づける目処は立つという（実行するかどうかは別にして）。
70MPaの高圧水素タンクはリヤのラゲッジルームに搭載している。タンクを専用に設計すれば、スペースを有効に活用して水素搭載量を増やすことも可能。だが、既存の技術を有効活用してコスト低減を図る観点から、燃料電池車MIRAIの水素タンク（大中小3種類あるうちの小）を2本搭載している。水素搭載量は約2kgだ。
「無鉛」ガソリンのステッカーを模した「水素」ステッカーを作成してバックウインドウに貼ったのは遊び心。燃料リッドの裏に、「CN（カーボンニュートラル）水素に限る」のステッカーを貼ったのも同様である。もちろん、真面目に取り組んだアイデアもあり、ブリッド製シートの表皮やクスコ製シートベルトパッド、それに内製のドア内張りにはカーボンニュートラル素材を使用。開発にあたってこだわった部分である。
こだわりといえば、車重もそう。AE86の魅力のひとつだった「軽さ」を失わないよう、重量を極力増やさないように努力した。AE86 H2 Conceptの車重は995kg。「1トンは絶対切る」ことにこだわって開発に取り組んだという。
AE86 BEV Concept モーターにMTを組み合わせた理由
元の骨格はいじっていません。なので、エンジン車に戻そうと思えば戻せます
AE86 BEV Conceptはエンジンとガソリンタンクを降ろし、モーターとバッテリーを載せた、いわゆるコンバージョンEVである。単にモーターで走るクルマに改造しただけではなく、モーターにマニュアルトランスミッションを組み合わせたのがポイントだ。
「AE86のトランスミッションはいまや希少価値が非常に高い。ですので、それを極力残す意味でGR86の6MTをもってきています。モーターは（北米で販売する）タンドラ・ハイブリッド用。インバーターもタンドラ用です」
こう説明するのは、開発を担う渡辺剛氏（Lexus International LE開発部 部長）だ。タンドラ・ハイブリッドは縦置き10速ATのベルハウジング部、一般的なトランスミッションならトルクコンバーターを収める位置にモーターを搭載している。そのベルハウジング部のみを切り取り、GR86の6MTをつなぎ合わせた。
新規で起こしたのは「モーターとアウトプット軸をつなぐアタッチメントだけ」なのは、価格を抑えてユーザーに提供するコンセプトだからだ。
「AE86の元の骨格は何もいじっていません。なので、エンジン車に戻そうと思えば戻すこともできます」
エンジンルームはスッカスカだ。中央下部に小太鼓サイズのモーターがあり、その後方に直方体のインバーターが見える。GR86用6MTはインバーターの下に隠れている。「LEXUS ELECTRIFIED」のロゴが見えるバッテリーはラゲッジルームと後席スペースを占拠。先代プリウスPEVのリチウムイオンバッテリーで、容量は8.8kWh。ケース内で熱が滞留しないよう、ファンで空気を抜く仕組みだ。モード走行相当での一充電走行距離は50km程度だという。モーターの最高出力は68kW程度、最大トルクは190Nm程度とのことだ。
運転席の足元には当然のことながら、クラッチペダルがある。モーターなので、クラッチを乱暴に扱ってもエンストはしない。クラッチミートしたときのトルク変化を制御によって作り出し、ペダルに振動を返すという。「そういうことをソフトウェアでできるのが、EVのおもしろいところ」と渡辺氏。
「人は車速とトルクの関係が変わったりするところをエンジンの音の変化で感じ取ったりします。そこで、今回はあえてエンジンのサウンドをスピーカーで室内に響かせることにしました。それによって運転のリズムであったり、パワートレーンとの対話であったりを再現しています」
「TWIN CAM 16」のステッカーを「NON CAM 0」にしたのは遊び心。バックウインドウの「電気 交流電源をご使用ください」も同様。給油リッド裏には「CN（カーボンニュートラル）電気に限る」のステッカーが貼ってある。「LEVIN」のEVだけ目立つように彩色したのも遊び心で、これがやりたいがばかりにトレノではなくレビンをベース車に選んだという。
本来ならBEVに不要なはずのトランスミッションを搭載しているのに重量増を極力抑えることで、車重は1030kgとしている。実験車らしさを示すのは、センターコンソールの助手席側脇に設置した前後ブレーキバランスの調節ダイヤルだ。現時点での前後重量配分は48:52程度だというが、バッテリーを載せ替えれば前後の配分は変わる。バッテリー出力が上がれば、モーターの出力を上げることも可能。諸元の変化に合わせ、前後制動力配分をチューニングできるよう、ブレーキバランスを調節できるようにしている。
「このクルマ、完全にドリフトできます。トランスミッションを操作して走り出した瞬間にニヤッとしてしまう。AE86のようなクルマが埋もれてしまうような未来ではなく、BEVにすることで楽しいクルマになるじゃないかと。BEVも捨てたもんじゃないねと。そういう議論ができるきっかけになればいいなと思っています」
未来には当たり前になっていると願う技術の開発は始まったばかり。技術者が楽しみながら開発している（ように見える）からだろうか、AE86 H2 Concept、AE86 BEV Conceptともに、とても魅力的に映る。