ＡＴ・ＭＴ・ＣＶＴによるエンジンブレーキについて 下り坂でシフトダウンしエンジンブレーキによりエンジン回転が上がり減速する。

Question

この時なにが起こっているのでしょうか？
変速比・エンジンの負荷を利用して減速している際、燃料カットされているのでしょうか？
また、スロットルの開度による制御で変速比とエンジン回転数より速度を保とうとしているならカットしていない？
前者の場合、そのままの状態で走り続けた場合燃料は一滴も使われていないのでしょうか？
友人に聞かれ疑問に思ったもので…。

Answer 1

●燃料カットは？
現在のクルマでは，特殊な場合除き，すべて燃料カット制御が働きます。しかしたとえば下記のような条件の場合です。

●エンジンＡの場合
変速機＝AT
車速＝全域
エンジン冷却水＝60℃以上
エンジン回転数＝1800rpm以上
アクセル＝踏んでいない
→ 上記条件時，燃料カット

変速機＝AT
車速＝8km/h以下
エンジン冷却水＝70℃以上
エンジン回転数＝1200rpm以下
アクセル＝踏んでいない
→ 上記条件時，燃料カット停止

変速機＝AT
車速＝8km/h以上
エンジン冷却水＝80℃以上
エンジン回転数＝900rpm以下
アクセル＝踏んでいない
→ 上記条件時，燃料カット停止

●エンジンＢの場合
変速機＝AT
車速＝全域
エンジン冷却水＝60℃以上
エンジン回転数＝2200rpm以上
アクセル＝踏んでいない
→ 上記条件時，燃料カット

変速機＝AT （ロックアップ時）
車速＝8km/h以下
エンジン冷却水＝80℃以上
エンジン回転数＝1650rpm以下
アクセル＝踏んでいない
→ 上記条件時，燃料カット停止

変速機＝AT （ロックアップ時）
車速＝8km/h以上
エンジン冷却水＝80℃以上
エンジン回転数＝1100rpm以下
アクセル＝踏んでいない
→ 上記条件時，燃料カット停止

●燃料カット条件は案外，狭い
上記の例からわかりますように，ある程度，エンジン回転数が高い条件でないと，燃料カット制御には入りません。これは重大事故につながるエンジンストール（エンスト）が怖いからです。

●燃費改善
上記データは約10年前の車両の場合です。燃費改善のため，最新の車両は，もっと広い範囲で燃料カットするようになっています。なおMT車でも燃料カットしています。古いクルマでは，キャブレタのため，燃料カット制御がむずかしかったのですが，燃料噴射になってからは，非常に簡単に燃料をカットできるので，MT車でも燃料カットして，燃費を改善しています。

●燃料カットの上手な方法とは？
上記のように，

車速 ： ある程度高い
エンジン回転数 ： ある程度高い

条件ですので，次の方法が有効です。

・変速機で，より低段を選択する。つまり4速で走っていると，3速にするということです（ATなら，DレンジからSレンジとか）。これにより，エンジン回転数が高くなり，「燃料カット領域」に入りやすくなります。
・エンジンブレーキが強すぎると，早く停車してしまいます。そうなると，再度，アクセルを踏む必要があります。これを防ぐためには，後方に追随するクルマがいない場合には，まずはアクセルを離し，高い車速で燃料カット領域にいれ，その後，低段を選択すると良いでしょう。

●どうして燃料カットしていても，車両は走行できるのか？
燃料カットすると，エンジンブレーキが働き，車両はゆっくり減速します。この時，車両が前進するのは，車両の運動エネルギ（慣性力）のためです。つまり運動エネルギでエンジンを駆動している状態です。

●エンジンブレーキ時，エンジンはどうなっているのか？
ここでは，各行程について説明いたします。

★吸入行程
・スロットル・バルブは閉じている（アクセルペダルを離すため）
・ピストンは下方に移動して吸入動作
・スロットル・バルブが閉じているので，大きな吸入抵抗 → ポンプ損失 → エンジンブレーキ

～ 針のところを閉じた注射器でピストンを引くとき，抵抗になります。この抵抗力がエンジンブレーキになります

★圧縮行程
・吸入・排気弁は閉じている
・ピストンは圧縮動作

～ 燃焼室内（燃焼はしていない）を加圧するので，エンジンブレーキになる

★膨張行程
・吸入・排気弁は閉じている
・ピストンは膨張動作

～ 燃焼室内（燃焼はしていない）の圧力で，ピストンが下にさがり，これは駆動力になる（エンジンブレーキの逆）。ただし圧縮行程のエンジンブレーキと相殺するので，圧縮行程＋膨張行程＝駆動力ゼロ

★排気行程
・排気弁が開いている
・燃焼室内のガスが排気される

～ 圧縮された空気は燃焼室の外に排出される

以上から，吸入行程での吸い込むときの抵抗がエンジンブレーキになることがわかります。

●変速機をより低い段数にすると，なぜエンジンブレーキが効くのか？
上記の説明から，エンジンの回転数が高いほど，燃焼室に吸い込むときの抵抗を多く繰り返すことになります。つまりエンジンブレーキがよく効くことになります。

実際に計算してみましょう。

●計算例
車両＝トヨタ カローラ アクシオ 1.5G 5MT
排気量＝1.5L
変速機＝5速手動変速機
車速＝40km/h
変速機の段＝2速，3速，4速で計算
タイヤ＝185/65R15

それぞれの変速段でのエンジン回転数
2速＝2803rpm
3速＝1815rpm
4速＝1303rpm

つまり4速を2速に落とすと，約2倍のエンジン回転数になります。これにより，エンジンブレーキは約2倍の強さで働きます。

簡単ですが，ご参考になれば幸いです。

質問者からのお礼コメント

みなさん解答ありがとうございました。とても詳しく作動条件を回答頂いたのでベストアンサーとさせていただきます。

Answer 2

皆さんエンジンブレ－キに対して誤解されている人が多いですね・・先ずエンジンブレ－キは如何してかかるのか？

スロットル・バルブが有るから、かかるんです。
ジ－ゼル・エンジンの様にスロットル・バルブが無いとエンジン・ブレ－キがかからないから、排気ブレ－キが付いているんです。

一部の方のように・･エンジン行程抵抗(圧縮)・・と有る様に・・・確かに圧縮時の抵抗は有りますがエンジンは圧縮した後の燃焼（爆発）行程で発する発生トルクの方が高いからエンジンは回り続けるんです・圧縮抵抗が高ければそこでエンストです。

そこで本題ですが、スロットルを閉じて下り坂を降りると 今までエンジンに依って回されていた駆動輪が坂の傾斜に由って今度はエンジンを回す事に成りますがスロットルが閉じられている為思う様に外気をシリンダ－内に吸い込む事が出来ないのでエンジン回転が上がらない・・これがエンジン・ブレ－キです。

由ってこの時エンジンが停止しない程度に燃料カットをしてもエンジンは駆動輪に依って回されているのでエンストする事無く何ら障害無く回転し続けるのです・・この時の燃料カットは各メ－カ－＆各車種に由って設定値が違うのは皆さんの仰る通りです。後、エンジンのオ－バ－レブを防ぐ為にも燃料カットされますし、AT＆MTでも設定値の多少の違いは有りますが働きそのものは大きくは違いません。

Answer 3

エンジンブレーキは主に

･タイヤの路面抵抗
･トランスミッション回転抵抗(摩擦)
･エンジン回転抵抗(摩擦)
･エンジン行程抵抗(圧縮)

が主体になっています。

上３つは容易にイメージできると思いますので、エンジン行程抵抗を説明すると、

アクセルを踏んでいるときはエンジンでタイヤを回転させています。

エンジンブレーキはこの逆で、タイヤによりエンジンを回しています。
走る=慣性力がありますのでタイヤがエンジンを回すことになりますよね。エンジンが回ると言うことは当然４行程が行われており(燃焼はしていませんが)、その中の圧縮行程での空気を圧縮するときの抵抗でブレーキをかけています。

しかしエンジンが止まるとダメなので復帰回転数(燃料噴射再開の回転数)があります。
これは今の車で1000rpmぐらいです。昔だと1500rpmぐらいです。

フューエルカットされるのは1500～2000rpm以上でアクセル全閉状態でフューエルカットが始まります。

Answer 4

先に訂正を一つ‥ＣＶＴはＡＴの一方式です。ですから貴方の質問としては「ＡＴ・ＭＴ・ＣＶＴ」ではなく、「ＭＴ・ＡＴでエンジンブレーキが‥」というのが正解です。
エンジンブレーキの燃料カットは、①エンジンの回転数が大凡９００～１１００rpm、②冷却水温８０℃以上、③スピード１０km/以上、の時に働きます。燃料噴射の設定値はホンダの一部車種ですが、最近は燃費向上の為にかなりの低回転まで燃料カット制御が掛かります。細かい数字は車種・メーカーに依って違いますが平均的にこのくらいです。ここにはスロットル開度がゼロという大前提条件が有るので、僅かでもスロットルが開けば燃料カットは中止と為ります。エンジンブレーキで坂を下る場合の速度変化はエンジン抵抗だけですので、スロットルさえ開かなければ燃料カットの制御は中止されません。エンジン抵抗が大きいので坂を下るスピードが一定になるように感じるだけで、実際には傾斜によってスピードは増しますし必要ならシフトダウもします。極端な話ですが、東名高速の牧之原ＳＡから浜松方面に下る場合、冬期にずっとエンジンブレーキを使うと水温が下がりすぎ燃料カットの制御が外れ燃料噴射が再開される事が有り急にギアが繋がった感じがしてビックリする事が有ります。

Answer 5

燃料カットされてます。ただしアクセルオフでなおかつ回転数が2000回転以上位です。これは昭和50年位から使われてて長い下り坂などでよく多用したものです。でも実際は坂を下がると言うことはその前に必ず上がっていますから、燃費が良くなる事は無いです。

Answer 6

車種やメーカーによるとは思いますが、私の知る限りでは燃料を噴射しています。

当然ながら大量に噴射するわけではなく、生ガスを放出すると有害なので完全燃焼をさせるために吹き込んでいるので少量ですけどね

ゼロベースで考えるとアイドリング時に燃料を吹いていないことにもなります