エンジン開発を今後も継続すると宣言！「スバル、トヨタ、マツダのカーボンニュートラルに向けたマルチパスウェイとは？」【自動車業界の研究】

2024年5月28日（木）にスバル、トヨタ、マツダが「共創」と「競争」を掲げ、電動化時代の新エンジン開発をカーボンニュートラルの実現に向けて宣言する「マルチパスウェイワークショップ」を共同で開催しました。
各社の社長兼CEO（Chief Executive Officer＝最高経営責任者）から背景や意義などについてプレゼンテーションを実施、その後に各社のCTO（Chief Technology Officer＝最高技術責任者）によるワークショップがそれぞれ執り行われ、スバルは水平対向エンジン、トヨタは直列エンジン、マツダはロータリーエンジンと三社三様の特徴が色濃くでていて、エンジンに興味のある方や仕事で関わる方にとっては将来に期待を感じられて嬉しく、そうでない方にとっても三社が共同で実施したことに新しい時代を感じたのでは？と思える内容でした。

今回は、「マルチパスウェイワークショップ」が自動車産業にとってどういった意義や価値があるのか？ やユーザーにどういった恩恵があるのか？などを中心にご紹介します。

スバル、トヨタ、マツダの社長によるプレゼンテーション

「マルチパスウェイワークショップ」は、奇しくも同じく前年に就任された3人の社長からプレゼンテーションが行われ、トヨタ自動車株式会社（トヨタ）の佐藤 恒治 代表取締役社長兼CEO、株式会社SUBARU（スバル）の大崎 篤 代表取締役社長兼CEO、マツダ株式会社（マツダ）の毛籠 勝弘 代表取締役社長兼CEOの順にそれぞれの想いを発信されました。

先ずはトヨタの佐藤社長から、今回の「マルチパスウェイワークショップ」は3社共同でエンジンに関する新たな挑戦を中心に開催するといった趣旨を説明、カーボンニュートラルの実現にはエネルギーの未来に向き合い多様な選択肢を準備してCO2の排出を確実に減らすマルチパスウェイが大切であること、そして、トヨタで開発中の直列4気筒エンジンの2つのコンセプトは電動ユニット（ハイブリッドシステム）との組み合わせで効率化が追求され小型化が図られることと、カーボンニュートラル燃料である合成燃料（e-fuel）やバイオ燃料といった燃料の多様化に対応すること、さらに、その一環で出光興産、ENEOS、三菱重工とカーボンニュートラル燃料のサプライチェーン構築に向けて進めていることなどが発信されました。
特にその中でも印象的であったのは、ともに創る「共創」と競い合う「競争」が大切で、未来への“志”を共有する仲間との“切磋琢磨”によって技術は進化していくと提唱されたことと、スバルとマツダのクルマがトヨタのプレゼンテーションスライドに出てきて3社の「共創」を見たことです。

続いてスバルの大崎社長から、エンジンの未来への想いを話せるのがワクワクすると説明が始まり、ありたい姿は「笑顔をつくる会社」であらゆる人々に笑顔を届けるためのひとつが“カーボンニュートラル社会の実現”であって、BEV（Battery Electric Vehicle＝バッテリー型電気自動車）に関する技術やサービスを進化させることは論を待たないものの、最終的にどんなクルマを選ぶのかはお客様が決めるため、軽量小型で低重心低振動、衝突事故時の安全性の高さといった特長を持つスバルの“水平対向エンジン”や、左右対称のパワートレインレイアウトを活かして優れたパッケージングを持つ“シンメトリカルAWD（All Wheel Drive＝全輪駆動）”の技術もスバルは磨き続けていると提唱、そして、何と言っても印象的であったのは「働く仲間もお客様も、誰一人置いて行かない」という熱いメッセージで、エンジンとそのサプライチェーンにもまだまだ未来があるという大崎社長の強い想いが感じられました。

最後にマツダの毛籠社長から、自動車業界がモビリティ社会へ変貌を遂げていく黎明期には、真に持続可能な社会に向けてマルチパスウェイという考え方で「責任あるトランジションを進める」ことが必要であると説明。G7広島サミットでも多様な選択肢でカーボンニュートラルに取り組むことが宣言され、実現に向けて“志”を同じくする仲間と“切磋琢磨”して共に取り組んでお客様がワクワクするクルマを提供し続けていきたいと提唱した。また、2007年の長期技術ビジョン公表以降はLCA（Life Cycle Assessment＝商品やサービスのライフサイクル全体）の考え方をベースに、技術資産をビルディングブロックのように積み上げる方法でマルチソリューション戦略を構築してきたこと、そして、既に1990年ごろには水素を燃焼させるなど、早くからロータリーエンジンの環境性能にも着目していて燃料の「雑食性」があるという特長から、電動化時代に新たな価値を提供できるユニットとして大いなる可能性を持つ、とお話しされていたのが印象的でした。

電動ユニット（ハイブリッドシステム）搭載を前提にするとエンジンはどう変わるのか？

エンジン（内燃機関＝ICE＝Internal Combustion Engine）は発明から150年ほどの年月が経っていて、出力（馬力）、スムースさ、扱いやすさ、燃費や環境、さらには静粛性といった様々な面で研究開発が今日まで行われてきましたが、昨今は環境問題である地球温暖化を抑制するためにカーボンニュートラルが重要視されてBEVへの投資が増え、研究開発の中心をBEVに移す自動車メーカー（ブランド）も増えてきました。

そんな中、ここ20年ほどでエンジンを取り巻く環境も変化して、電動ユニット（バッテリー＆電動モーター）と組み合わせるハイブリッドシステムが増えてきていますが、エンジンを発電機として使うシリーズハイブリッドタイプなどの一部モデルを除けば、走行の主体はあくまでもエンジンでその補助を電動モーターが担うといった構図がこれまででした。
しかし、電動ユニットによる走行を主体にした場合のエンジンがどうあるべきか？ について研究開発が進むと、エンジンの出力が小さくても走行パフォーマンスに不足のないクルマを実現することが可能になり、エンジンにフォーカスすると低出力で高効率、排出ガスの環境面が重要視されて、さらには燃費性能に直結する車体の空力面からエンジンの小型化や低全高化も図られ、合理化のためBEVやFCEVとの車体共有化も開発要件に入ってきます。

そうするとエンジンによる走行が主体の時代、もっと言えば高回転高出力化時代に要求された技術とは違った新しい技術が必要とされ、これまでとは違ったところで課題が生じてきます。
一例として、エンジンの各所においては性能向上を図るために軽量化（薄肉化）が施されますが、性能要件からこれまでにはない薄肉化や製品形状がデザインされることで、経験やノウハウのない生産技術が要求され、例えば、鋳造における湯（溶けたアルミ合金等）の流動性や、内部品質を向上させる技術が問われるといった具合に様々な新しい技術が必要とされてきます。

さらに、エンジンの小型化や低全高化は、BEVのeAxle（eアクスル＝エンジンとトランスミッションにあたる）搭載と同様に、ボンネット裏の高さ方向のスペースに余裕が生み出されるので、ボディデザインの自由度も高まり、これまでにはない新しいボディデザインがエンジン車でも生み出される可能性にも期待が持てます。

将来のエンジンに必要なカーボンニュートラル燃料

今回の「マルチパスウェイワークショップ」では、次世代に必要とされるカーボンニュートラル燃料である合成燃料（e-fuel）やバイオ燃料、さらには水素を燃料とするエンジンも紹介されました。
世界中に15億台とも言われている既存のエンジン車に、ガソリンや軽油と全く同じ成分のカーボンニュートラル燃料を提供できればベストですが、現状はオイルと混ざりやすいこと（燃焼圧力が高いターボエンジンでは顕著）や、金属やゴム部品の腐食性といった各種課題も存在していて、カーボンニュートラル燃料の使用を前提としたエンジンの開発も必要であると提唱されてきましたが、実際にこれまでに販売された、特に高濃度バイオ燃料の使用においては一部で不具合が確認されており、燃料の開発のみならずエンジン側でも予め対策が必要といったところでしょうか。

カーボンニュートラル燃料の開発については、現在、出光興産、ENEOS、トヨタ自動車、三菱重工業が自動車向けカーボンニュートラル燃料の導入と普及に向けた検討を進めていて、再生可能エネルギーによって二酸化炭素（CO2）と水素（H2）による合成燃料（e-fuel）と、バイオマス（再生可能で生物由来の有機性資源で化石資源を除いたもの）によるバイオ燃料で、カーボンニュートラル社会の実現に向けて産業界を超えて推進されていて、成分やコストといった研究開発が続けられています。

カーボンニュートラルの実現に向けて、今のクルマを取り巻く様々な状況を鑑みると、現実的にはすぐにゼロエミッションビークル（走行時の二酸化炭素等の排出ガスがゼロ）であるBEVやFCEV（Fuel Cell Electric Vehicle＝燃料電池型電気自動車）だけの自動車社会が実現できるとは考えられませんので、ガソリンや軽油にカーボンニュートラル燃料が混合されて段階的にその割合が増えていくといった方策で、その今はまだ高いコストを政策（税制や補助金等）で補いながら、そして一方ではBEVやFCEVの普及を図り、近距離であればバッテリーによる電動走行でゼロエミッションビークルとして移動できるPHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle＝プラグインハイブリッド型電気自動車）も活躍して、まさにマルチパスウェイで将来に向かっていくというのがひとつの解ではないかと考えます。

スバルが推し進めるのは水平対向エンジン＋ハイブリッド

スバルは、藤貫 哲郎CTOが水平対向4気筒エンジンによる次世代ハイブリッドシステムを紹介。このシステムにはシリーズ・パラレルハイブリッド方式（エンジンが直接駆動する時とモーター駆動用に発電する時が存在）が搭載され、トヨタの定評あるTHSII（ハイブリッドシステム）が用いられ、トランスアクスルの生産体制も刷新して埼玉県の北本工場にて2024年秋から生産開始される予定であるとのことです。

スバルは兼ねてよりスポーツカーのBRZやBEVのソルテラ等々、各所においてトヨタと連携してきましたが、THSIIを用いることで、より一層にスバルの持ち味である水平対向エンジンの次世代化に注力できると想定されます。

水平対向エンジンは、搭載のレイアウトからどうしてもショートストローク傾向で、ロングストロークの直列エンジンに比べて燃焼に影響の大きい空気と燃料の混合時間やクランク半径が短いことによるトルク特性から、熱効率（燃費）を優先するのが難しい傾向にありますが、エンジン全高を低く抑えられるためボディデザインの面ではボンネット高さ方向の自由度が高いなどの特長を持ち、BEVとボディやシャシーを共有する際のアドバンテージだと考えられます。

3つの直列エンジンを紹介したトヨタ

トヨタは、中嶋 裕樹CTOが直列4気筒の1.5L自然吸気エンジンと1.5Lと2.0Lターボエンジンという3つの開発中のエンジンを紹介しました。
いずれのエンジンも体積や全高を従来比で10％以上も低減させた小型化が特長で、電動モーター主体の走行に変わったことで、エンジンに要求される出力特性（使い方）が変化したことへも最適化が施されているようです。

トヨタが開発中の1.5L直列4気筒自然吸気エンジンは、将来的に置換予定である既存の1.5L直列3気筒自然吸気エンジンと比較して体積と全⾼がそれぞれ10%ほど低減されていて、それを実現するために1気筒増やして全高にも直結するエンジンのストローク長（クランク半径のほぼ2倍）を短くしているとのことですが、一般的に気筒数を増やすと（要素が増えて）体積は増える傾向にあるので絶妙に設計されていると考えられます。
例えば、コンロッド軸間長（エンジン全高に関係するクランクセンターとピストンピンセンターの距離に影響）も短くしていると想定されますが、コンロッド軸間長が短いと連桿比（れんかんひ＝コンロッド軸間長/クランク半径）が小さくなるのでコンロッドの倒れが大きく、一般的にはピストン等のスラスト力が増えてフリクションによる損失が増えるのですが、そのあたりはきちんと対策を施しているものと思われます。

さらに、1.5L直列4気筒ターボエンジンは既存の2.5L直列4気筒自然吸気エンジンを置換予定で、2.0L直列4気筒ターボエンジンは既存の2.4L直列4気筒ターボエンジンを置換予定とのこと。どちらも小型化や低全高化が図られていますが、これら3つのエンジンの開発背景にはデザイン面の制約緩和、燃費にも直結する空力面の効果も期待していて、さらにはBEV等とボディやシャシーを共有することで生産の合理化も図りたい狙いもあると考えられます。

直列4気筒エンジンは今日、世界中で数多くのモデルに搭載されている主流の気筒配列で、世界最大手の自動車メーカーであるトヨタが3つも一度に打ち出したのは自動車産業にとって大きいことと感じました。

マツダは1ローターと2ローターの“ロータリーEVシステムコンセプト”を披露

マツダは、廣瀬 一郎CTOがロータリーエンジンの特徴を生かした電動パワートレイン、1ローターと2ローターの“ロータリーEVシステムコンセプト”を紹介しました。
1967年に世界で初めてロータリーエンジン（2ローター）の量産を成功させて今日まで続けてきた類稀なるメーカーのマツダは、電動化時代でもブランドのオリジナリティを磨きあげ続けていると感じます。
吸気～圧縮～燃焼（膨張）～排気といった行程が上下方向で行われるレシプロエンジンとは異なり、それらが回転方向で行われるロータリーエンジンは構造上どうしても熱効率（燃費）や排出ガス成分が課題で、これまでも戦いであったとのことですが、カーボンニュートラル燃料時代において、燃料に対する「雑食性」、つまり、様々な種類の燃料に適合できる性質を備えるメリットを提唱しています。
例えば、ロータリーエンジンの燃焼室内は一方向の強い空気の流れによって強くかき混ざりながら燃料と空気が混合するため、燃えにくい燃料でも燃やせることや燃焼室と空気を吸い込むための吸気室が分かれていて吸気室内が高温にはなりにくいため、異常燃焼を抑制することもできたり、バルブが存在しないため燃料自体の潤滑性の影響を受けにくかったり、というカーボンニュートラル燃料時代に適合性が高いメリットがあるとのことです。

しかし、今後の厳しい排出ガス規制（ユーロ7等）に伴い、その対応としてエンジンの効率が良い領域で発電して電力を蓄え、排出ガスが問題となるエンジンの始動直後には、エンジン本体を電力で温めて排出ガスのクリーン化を促進するといったアプローチも検討されているとのことです。
マツダの技術の結晶によって、次世代の排出ガス規制に適合できるロータリーエンジンとカーボンニュートラル燃料の掛け合わせが実現できることに期待が持てます。

3社による「マルチパスウェイワークショップ」開催の意義と自動車社会の今後について

今回、スバルとトヨタとマツダという3社が「マルチパスウェイワークショップ」を開催してエンジンの将来性を提示したことは、自動車産業にとっては極めてその意義や価値は大きく、特に裾野が広く1次、2次、3次以降と取引先が続いていくエンジンのサプライチェーンへの影響は計り知れません。

そういったサプライヤーの中には、エンジン部品だけの事業を営んでいる企業や事業主も多数存在していて、エンジンの生産が続いていかなければ、あるいはそういった未来が見通せなければ、倒産や廃業を自主的に推し進める可能性もあり、ひとつの部品が無くてもエンジンは組み立てられないという危機感を持っていることが自動車メーカーにも必要で、それも今回の「マルチパスウェイワークショップ」では示されていたと感じます。

そして、3社3様に水平対向エンジン、直列エンジン、ロータリーエンジンでブランドオリジナリティを明確に打ち出していて、ユーザーやファンにとってはどれが一番魅力的か？ と比較できる楽しみもあって、今後の新しいエンジンにより一層の期待が持てたのではないでしょうか。

自動車メーカーが団結して技術を始めとしたリソースを持ち合うことで「共創」を実現しつつ、それぞれの持ち味を明確に打ち出して「競争」して進化を続けていくことにいろいろと課題はありますが、3社においては既に部分的に「共創」を実現していることからさらなる可能性があると言えます。

BEVで出遅れたと言われる日本国内に目を向けてみると、2023年の乗用車（軽自動車含む）の販売台数はおよそ400万台で、その内でエンジンを搭載しないBEVとFCEVの合計は約9万台と2％ほどに過ぎず、それらの普及に向けてはまだまだこれからといった状況です。
従ってカーボンニュートラルの実現に向けては、各々があわてて無理に先を急ぐよりも、状況や時勢を見極めて、どういったクルマやサービス、手法がお客様であるユーザーにとってそれぞれに適していて満足してもらえるのか？ を地域や世代、用途やニーズなどから着実に捉えて、そして、自社の価値、ブランドとしてのオリジナリティを見定め、投資する領域を選定して事業に注力することが問われているのではないでしょうか。
例えば、電気が通っていない地域へのBEV提供はインフラを先に整えることが必要であるため非現実的ですし、排出ガスで健康を害している地域では一にも二にも排出ガスを出さないクルマが求められますし、日本においては火力発電主体の現状において何がベストか見定まっているとも思えません。

ユーザーにとって、クルマによって歓びを提供してくれる自動車メーカー（ブランド）と、そのサプライチェーンが過剰投資による負荷で結果的にいくつかが消滅してしまうことは経済のみならず社会にもインパクトがあって、特にクルマ好きにとっては悲しいので、BEVやFCEVはもちろんのこと、エンジンを搭載するクルマにも将来を感じさてくれた今回の「マルチパスウェイワークショップ」は力強く、とても明るい兆しであったと思います。

登壇者
株式会社SUBARU
代表取締役社長 CEO　大崎 篤
取締役専務執行役員 CTO　藤貫 哲郎

トヨタ自動車株式会社
代表取締役社長 CEO　佐藤 恒治
取締役・副社長 CTO　中嶋 裕樹

マツダ株式会社
代表取締役社長 CEO　毛籠 勝弘
取締役専務執行役員 CTO　廣瀬 一郎

（参考リンク）
SUBARU、トヨタ、マツダ、カーボンニュートラル実現に向け、電動化時代の新たなエンジン開発を「三社三様」で宣言
〔SUBARU〕
https://www.subaru.co.jp/news/2024_05_28_184137/
〔トヨタ自動車〕
https://global.toyota/jp/newsroom/corporate/40850076.html
〔マツダ〕
https://newsroom.mazda.com/ja/publicity/release/2024/202405/240528a.html
未踏の世界に挑んだロータリーエンジン四十七士たち〔マツダ〕
https://www.mazda.com/ja/innovation/stories/rotary/newfrontier/
出光興産、ENEOS、トヨタ自動車、三菱重工業、自動車向けカーボンニュートラル燃料の導入と普及に向けた検討を開始〔トヨタ自動車〕
https://global.toyota/jp/newsroom/corporate/40854864.html
燃料別登録台数 年計・年度別集計〔日本自動車販売協会連合会〕
https://www.jada.or.jp/pages/342/
2023年12月 軽四輪車 通称名別 新車販売確報〔全国軽自動車協会連合会〕
https://www.zenkeijikyo.or.jp/statistics/tushokaku-9859

Comments

[ivq********]

ディーゼルエンジン撤退だね
再生化燃料一択だね

[桃太郎侍]

エンジンでもモーターでも使いやすければどっちでもいい。

普通の人にとっては。