BMWがダウンサイジングターボ化した理由とメリット

BMW総合情報

BMWがダウンサイジングターボ化を進める理由、メリットを解説します。
2000年以降、直噴燃料噴射システムの進化より、大きな排気量のNAエンジンから小排気量ターボ化が進み、BMWのNAエンジンも市販ラインナップから消え全てターボ化されました。シルキーシックスエンジンとしての直6NAエンジンもその流れに逆らえませんでした。6速ATから、8AT化も進みダウンサイジングターボのエンジンにより、BMWが提唱する「EfficientDynamics:燃料消費量と排出ガスを最小限に抑えながら、ダイナミクスと走る歓びを最大限に向上させるBMWの戦略」を進めています。

Q:ダウンサイジングターボが主流の理由とは?

A:トルクアップと低燃費化(CO2規制)が目的

2011年後半より、直列6気筒NA(2500~3000cc)が、ラインナップから外され、その代替として、直列4気筒ターボ(2000cc)のラインナップへ変更されました。
これは、欧州を中心としたダウンサイジング(排気量・気筒数削減)による低燃費化の流れです。この対応により、欧州の厳しい排気ガス規制をクリアする目的でもあります。単純な排気量ダウンは、パワーの低下を伴いますが、例えば2000ccのターボ化により、NA換算で2500~3000cc相当のパワーとトルクを確保しています。

また、高回転型エンジンから中低速トルク型エンジンに出力特性を変更し、8速AT化によるパワーロスの無い動力伝達と合わせて、低回転のままシフトアップし、スピードを乗せる事が可能となっています。特に2000回転弱で最大トルクに達するトルク特性は、「エンジン回転を上げずに加速が完了=エンジンが煩くない=静粛性のアップ」に繋がっています。回転でパワーを稼ぐNAエンジンは、音や回転フィールが重視されると共に多気筒NAエンジンとマッチングが良かったのです。それは、低中速域のトルク不足をエンジン回転や排気量アップで補う必要があったのです。

しかし、直噴ターボによる低中速域のフラットトルク化と8AT化は、エンジンを回さずに速度を乗せる小排気量ターボの出現という時代の流れにより、過去の価値観を大きく変えなければならない点です。

項目 6気筒 4気筒 変更点
排気量 2500
3000
2000 排気量ダウン
ターボ NA ターボ ターボ化
アイドリングストップ機能 無し 有り 機能追加
エコプロモード装備 無し 有り 機能追加
燃費 2割増
低中速トルク 3割増
高回転の伸び NA有利
最高速 ほぼ同等
0-400m トルクアップの威力
0-100km秒 トルクアップの威力
追い越し加速 トルクアップの威力
聞かせる音 これは直6
回転フィール これは直6
静粛性 回さないで済むトルク
エンジン軽量化 30キロ重量減
エンジン小型化 2気筒分のエンジン幅減
ハンドリング 軽量化の効果
エンジンコスト 高い 安い 価格反映無し?

ダウンサイジングターボのメリット

大排気量NAからの小排気量ターボ化のメリット、気筒数削減のメリットを解説します。

低速トルク向上が加速アップに繋がる

従来のNAエンジンでは、低中速トルクの不足から、3~5千回転まで回しているケースが多かったと思います。従来のATは5速、6速ATでギヤ比がワイドな事もあって、一定の加速に達するまで、エンジンをかなり回す必要もありました。しかし、ダウンサイジングターボでは、1250回転や1500回転といったアイドリングに近い発生回転数で最大トルクを発生します。8速ATとなり、細かく刻んだギヤで加速の繋がりもアップし、2000回転も回せば一定の加速が完了することになります。
NAエンジンでは、高回転まで回す必要があったものが、ダウンサイジングターボでは加速が完了してしまうため、回す必要が無くなったというメリットです。

エンジン騒音の低減に繋がる

従来のNAエンジンでは、低中速トルクの不足から、3~5千回転まで回しているケースが多かったと思います。そのため、エンジンの回転フィールが荒い、4気筒よりも6気筒回転フィールの滑らかさや音が好まれました。
NAエンジンでは、高回転まで回さないと加速しない感があったのですが、ダウンサイジングターボでは回さずに加速が完了してしまうため、4気筒の煩さや荒い回転フィールを感じるケースが激減しました。
その結果、5シリーズ以上のモデルでは考えられなかった4気筒エンジンが搭載されるようになりました。NA6気筒エンジンに取って代わったのは、音や感性面で、4気筒のデメリットよりをカバーしてしまうトルクの恩恵によるものです。車外に出れば4気筒音をハッキリ感じる事ができますが、日常ユースにおいて、車内では4気筒6気筒の差をNAエンジン音として、感じなくなった点でも4気筒が選ばれる理由でしょう。

燃費向上

ターボ化というと従来のイメージで燃費悪化のイメージが強いのですが、直噴ターボ化と多段ATにより、加速している時間が圧倒的に短くなり、アクセルを踏む時間が短くなります。巡行速度ではエンジン回転は低く、小排気量の恩恵を受けます。結果、直6NAから直4ターボ化によるダウンサイジングで2割以上燃費が向上しています。

遅いのか?

ダウンサイジングする前のNAエンジンと比べ、極定速からフラットトルク化されますので、多段ATと組み合わさり、排気量がアップしたかのように速くなります。実測値としてもダウンサイズ前のNAエンジンより、遅いことはありません。

ユーロ6フェーズ2対策によるダウンサイジングターボ化

2017年、ユーロ6フェーズ2の排気ガス規制が欧州で実施され排気ガス規制が強化されています。ダウンサイジングターボは、排気量のサイズダウンと合わせて、ターボにより高効率でトルクを出す仕組みです。排気量の縮小により、排ガスの量も抑制されます。結果、EUで実施される排ガス規制「ユーロ6」のクリアが達成されました。「ユーロ6」は2015年1月より施行され、欧州メーカー「ユーロ6フェーズ2」として、実際の走行状態での排ガス計測という、厳しい検査をクリアしています。

排気量のサイズダウンによる軽量化

NAエンジンで、達成していたV8の300馬力超のパワーが、4気筒ターボや6気筒ターボでは、そのパワーを優に超えるレベルを達成してきています。低速トルク発生回転数も大幅に下がりました。排気量のサイズダウン、気筒数の減少はエンジン自体の小型軽量化にも繋がります。特にV8エンジンからのサイズダウンでは50~100キロ超の削減、小型化にもなりエンジンスペースにも余裕が生まれます。ターボなどの補器類だけでなく、電動化の対応もしやすくなるのです。軽量化は車両の運動性能向上にも繋がります。NAエンジンの電動化よりも、ダウンサイジングターボの電動化がより効率的になるわけです。

中高速域でもターボパワーを発揮

日本では、低速域の渋滞走行が多く、燃費向上として、NAエンジンとハイブリッド車(HV)とCVTの組み合わせが進化しました。低中速域では圧倒的な高燃費をマークするものの、高速域ではパワー不足が目立ちます。欧州では、高速走行が多く、燃費向上とパワーの両立から、ダウンサイジングターボと多段ATが発展しました。燃費効率では日本車に劣るものの、低中速域、高速域ともにパワー向上のメリットが得られ、ダウンサイジングターボにアドバンテージがあるのです。昨今の欧州車では48Vのマイルドハイブリッド(MHV)やプラグインハイブリッド(PHV)を組み合わせ、日本製HV車とは違う進化を遂げつつあります。

燃料の直接噴射(直噴)技術の進化

吸気バルブからの燃料吸入では、混合気が燃焼室全体に広まるのに対して、ピエゾ式インジェクター(燃料噴射機構)では、点火プラグ周辺に濃い混合気を生成することで成層燃焼を実現します。ピストン頭頂部にくぼみを設けることで、圧縮時に濃い混合気を留まらせるとともに、頭頂部の周囲を高くして高圧縮を実現しています。初期の直噴ターボ(直列6気筒ターボ)では、ピエゾ式インジェクターを採用し、緻密に燃料を制御していました。機器も高価であり、採用メーカーはBMWやメルセデスなどに限られていました。またピエゾ式インジェクターが仕組みが大型であったため、連続可変バルブリフト機構のバルブトロニックの採用は見送っていました。2代目となる現行品ではターボを従来の2基(ツインターボ)からツインスクロール式の1基(シングルターボ)に変更しています。さらに小型なソレノイド式インジェクターとし、ターボや直噴システムのコストダウンを図ると共に、可変バルブタイミング機構(バルブトロニック)を組み合わせることで、パワーと低燃費を両立させています。

VWディーゼル排ガス不正問題でガソリンターボへシフト

欧州では1990年代より、ディーゼル車優遇税制が実施され、ハイブリッド車よりもディーゼル車の大トルクに慣れた背景があります。さらに2015年に発生したVWのディーゼル排ガス不正問題により、ガソリン車のタウンサイジングターボ化が一層加速した流れです。

ユーロ7以降の規制をふまえたダウンサイジングターボ化

2021年以降の「ユーロ7」規制をクリアするためには、ダウンサイジングターボと合わせて、プラグインハイブリッドを追加するなど内燃エンジンと合わせて電動化による排ガス規制が必要となっています。

BMWは、他の欧州車メーカー同様に進めてきたダウンササイジングターボですが、BMW iブランドにより、電気自動車、ハイブリッド、プラグインハイブリッド、レンジエクステンダーのシステムを持つ市販車があります。日産ノートeパワーのようなシリーズハイブリッドのみ唯一持たないだけで、内燃エンジン、電動化もフルラインナップに近い内容なのがBMWです。
エンジンのBMWだけでなく、技術的にもハイブリッドで先行する日本車と同等レベルであり、電動化でも遅れていない技術を持ち合わせています。
水素自動車でもE68型7シリーズを登場させており、ダウンサイジングターボだけでなく、今後の新技術に対応していくのが、BMWでしょう。

WLTP燃費(WLTC方式)の対応

国際的な燃費基準であるWLTP(Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure)の測定方法で燃費を測定するWLTCモード法を採用しています。

ダウンサイジングターボでは、小排気量化により、低回転域から分厚いトルクを出力し、低い回転数のままとすることで燃費を向上させています。WLTP方式の燃費計測では、急加速・急発進や低中高回転の計測モードを含み、単純な小排気量ターボ化では、逆に燃費が悪化する傾向となるようです。

現時点、WLTP方式をクリアするため、排気量アップでクリアするケースもあるようです。しかし、ダウンサイジングの効率化としては、今後も排気量ダウンの方向で技術的な進化を遂げると予想されます。

ダウンサイジングターボのデメリット

官能性やフィーリングの良さは今一歩

ダウンサイジングターボは基本的にフラットトルクで低速トルクは従来のNAエンジンに比べて圧倒的に豊かになっています。

夢のエンジンじゃない? 燃費とパワーを両立した「完璧」に思えるダウンサイジングターボの「限界」とは
小排気量化により燃費を向上し、二酸化炭素排出量を減らしながら出力はターボ過給で補うクルマのダウンサイジングターボ。好燃費と出力を両立するレベルの高い技術だ。しかし古くから存在する大排気量NA車などには一歩及ばない点もいくつかある。詳しく解説したい。

微低速域など過級圧が高まらない瞬間は小排気量ゆえのトルクの細さを感じさせる。高額車では電気モーターアシストでこれを補ったりしているが、やはり絶対的な排気量が小さいとトルクの厚みを増すのは難しく、どこか無理に絞り出しているような苦しさが伝わる場面がある。

数値的に見ても上記は正しくありません。例として2リッターダウンイジングターボより、NA3リッターエンジンの方が極定速時のトルクは数値的にも細いのです。数値を無視した感覚だけのコメントが先行しているようです。実際、最近のエンジンは多段ATとも組み合わさり、低速時の柔軟性、レスポンスともに従来の大排気量NAエンジンが勝るシーンはありません。ただし、高回転までのふけ上がり感は、従来の大排気量NAエンジンが勝ります。フラットトルク化し、頭打ちの早いエンジンにより、ターボが情緒面や感性面での物足りない点は、否定できません。一方でNAエンジンを搭載するBMWも10年を超え、中古車市場の一線から退き、残された程度の良いNAエンジン搭載車を購入するのも良いタイミングです。

ターボ嫌いも受け入れる

BMWもNAエンジンからターボへ一斉に切り替えが行われました。以前は、NAエンジンのトルク不足でストレスが溜まる状況でしたが、フラットトルク化は日常のストレスが格段に軽減されました。ターボ感じさせない極低速域からのトルクがターボ嫌いも受け入れる要因でしょう。

耐久性も向上

ターボを使う関係でオイル管理については、NAよりエンジンも適切な管理が求められます。1980年代以前のエンジンオイルやターボに比べて、品質が大幅向上し、昔のような焼き付きといった不具合は聞かれなくなりました。ただし、NAエンジンに比べて、エンジンオイルは適切な交換が必要となります。

日本におけるダウンサイジングターボ

トヨタやダイハツ、ホンダ、日産、スバル、三菱でも2L以下というエントリーモデルや量販グレードにおいて、ダウンサイジングターボをラインナップに加える流れが加速しています。

時代遅れなのか?

バブル期以前のターボといえば、ドッカンターボや燃費が悪いというネガティブなイメージが強い方が多いようです。排ガス規制強化でターボエンジンからNAエンジンが主流となり、ターボ搭載車が少なく、ハイブリッド全盛の日本において、ターボは従来の技術という「ターボは時代遅れ」の価値観が強く形成されました。しかし、ハイブリッド車が一定のユーザー行き渡り、欧州からダウンサイジングターボが入ってくるようになり、ハイブリッドよりもコストが安く、圧倒的なトルク感が得られるダウンサイジングターボが、日本車でも見直されるようになりました。ハイブリッドに比べて燃費面では及ばないものの、パワートルク面で再評価されていると言えます。日本車でもダウンサイジングターボ搭載車種が増えるに従い「燃費が悪い」「ドッカンターボ」などという時代遅れなイメージを語る方も減っているようです。

国産車でも一足遅れてダウンササイジングターボ化が加速

ホンダステップワゴンも1.5Lターボとなるなど、重量級の車両とCVTとの相性もよく、パワフルかつ低燃費を実現しています。スバルレヴォーグなど最新の省燃費技術やCVTとの組み合わせにより、国産車としての独自進化を遂げる直噴ターボです。ハイブリッド車一辺倒だった日本車もターボの波が訪れていると言えるでしょう。

ハイブリッド化も一段落したことで、NAエンジンのターボ化が加速していくことでしょう。日本車でもターボ化が加速する中で、後述のライトサイジングを提唱するマツダだけ、出遅れが目立つ状況です。

ライトサイジングという解釈は誤り

国産車マツダでは、海外向け3.7LのV6NAエンジンを2.5L直ターボエンジンにダウンサイジングしました。
https://www.ancar.jp/channel/442/

低燃費を売り物にする車にはよくある批判ですが、それが高まったタイミングでいちはやくマツダは、「ウチはダウンサイジングターボは一切やりません。本当に必要なのは、実燃費がしっかり出る、大排気量NAなのです」と、全く真逆の事をする事を言い切ったのです。
マツダはこれを「ライトサイジング」と名づけました。

この「ライト」は「Light(軽い)」ではなく「Right(正しい)」すなわち、排気量の適正化という意味です。

実際に排気量を下げターボ追加したダウンサイジングターボそのものです。マツダはターボを否定したため、このような意味不明の説明となりましたが、中身はダウンサイジングターボコンセプトそのものです。

これは一般的にダウンサイジングである

  • 3.7Lの排気量から2.5Lの排気量へ、1200ccの大幅な排気量を削減
  • V型6気筒から直列4気筒への2気筒の気筒数削減
  • パワーダウンをターボ装着でトルクアップさせるコンセプト

排気量が2L以下、2L以上に関係なく、世界的なダウンサイジングエンジンの意味に含まれます。ライトサイジングという解釈は完全な誤りです。

マツダは小排気量ターボが無く売り上げ減少

国産車も小排気量車は1.0~2.0ターボ車を複数ラインナップするようになり、NAエンジンの淘汰が進んでいます。この流れにより、ダウンサイジングターボか、ハイブリッド車かというトレンドになりますが、マツダ車の主力はスカイアクティブGというNAエンジンとなり、エンジンの魅力が無く販売数の減少に繋がっているようです。トヨタのハイブリッドを否定し、欧州のダウンサイジングターボを否定した独自のマツダ文化は、ここに来て重大な岐路に来ているようです。

アウディの2L直4ターボはライトサイジングか

2015年5月に「ライトサイジング」2リッター4気筒ターボエンジンを発表したのです。
他メーカーなら1.2~1.5リッタークラスにしていたところから、アウディは逆に舵を切ってきました。

アウディは、従来から2L直4ターボが存在し、単にエンジンを新型にリニューアルしただけです。VW同様、1.4Lターボもラインナップしており、完全な間違いの記事です。

ダウンサイジングターボに対する誤認識

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巡行時は燃費のいいターボですが、加速時には多くの燃料を消費します。そのため、ストップ&ゴーといった運転が多い日本は、ターボを搭載するよりも、ハイブリッドなどのほうが効率が良いため採用が見送られてきたのでしょう。

最新ターボは、昔に比べて1500回転以下の低い回転数で最大トルクを発生し、8ATで加速を早期に完了します。加速時の燃料消費は瞬間的に大きくなりますが、これは加速時の時間短縮に繋がり、ダラダラと加速するNAエンジンに比べ燃料消費量は低減しています。

欧州車はNAエンジンをターボに切り替えていますので、なぜ日本にNAエンジンが多いのか?ターボにきりかえないのか?という点が論点です。燃費向上に特化したハイブリッド車も加速時にはエンジンが始動し、高負荷時にはエンジン稼働で燃費が悪化します。NAエンジンとハイブリッドを組み合わせた日本車は、高速走行時の燃費は良くないのです。

最近でこそ、2リッター以下のターボが増えましたが、ハイブリッドに傾注するあまり、ダウンサイジングターボのメリットを甘く見ていたのが日本車メーカーなのです。日本車でもターボ車が増えている理由は、そのメリットを日本市場でも認知してきたということです。

まとめ

現在、BMWのダウンサイジングターボ化が全エンジンに対して適用が完了しました。多段ATとも組み合わさり、ガソリンエンジン単体での進化として、ダウンサイジング化が一層進んでいくことでしょう。また、電動化とのハイブリッド化により、新しい環境エンジンとして内燃機関に最後の活路を見出している段階です。
燃費効率とは別世界のスーパーカーもダウンサイジング化する現在、従来の価値観とは決別し、環境エンジンとして新しいステージを進んでいます。

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