【寿命が縮まる？】アイドリングストップ エンジンへの影響、メリットは

アイドリングストップとは？

text：Jesse Crosse（ジェシ・クロス）

translator：Takuya Hayashi（林 汰久也）

アイドリングストップ機能は多少なりとも燃費に貢献しているはずだが、長期的にはエンジンの耐久性に影響はないのだろうか？

アイドリングストップ（ストップスタート）とは、燃料の消費量と排出ガスを削減するため、クルマが静止しているときにエンジンを停止させるシステムのことである。

ハイブリッド車では、低速で巡航しているときや勾配を下っているとき、また減速しているときにもエンジンを停止させることがある。ブレーキを離したり、発進や加速をしたりするときに再始動する。

仕組みとしては、停車時やギアをニュートラルに入れたとき、または低負荷走行時にコンピューターが判断してエンジンへの燃料供給とスパークを停止する。ハイブリッド車の場合、エンジンが停止している間は電気モーターからトルクを供給できるが、一般的には平地や街中で速度を維持する程度だ。

クルマが動き出したり、ギアをドライブに入れたりするとイグニッションが始動する。こうした一連のプロセスは自動的に行われるが、ドライバーが任意に有効・無効を選択することができる。

従来の電動スターターモーターは、エンジンフライホイールの外側に取り付けられた大きな「リング」ギアと小さなピニオンギアを噛み合わせることで作動する。

最新のアイドリングストップ技術は、見た目こそほとんど変わらないものの、モーターはより強力になり、反応速度も向上している。多くの場合、大型の蓄電池を備えた高電圧の電気システムに支えられている。

中には「タンデム・ソレノイド」を意味する「TS」と呼ばれる始動装置もあり、エンジンが停止しようとした瞬間に再び加速するような場合に、よりスムーズに対処できるように設計されている。

こうした場面は、ドライバーが停止しようと決めていたにも関わらず、何らかの理由（交通状況の変化など）で気が変わってしまったときなどに訪れる。

その時、エンジンの動きとギアが合わずにノッキングが生じる可能性がある。それを避けるために1つのソレノイドがスターターモーターを始動させ、もう一方のソレノイドがギアを噛み合わせる前にエンジンと速度を同期させる。

アイドリングストップの欠点

耐久性と寿命の観点で言えば、スターターギア自体に関する対策は講じられているはずだが、ストップ・スタートの回数が多いほどエンジンの摩耗が激しくなる。

部品メーカーのフェデラル・モーグル社でベアリング設計を担当するゲルハルト・アーノルドは、次のように語っている。

「アイドリングストップ機能のない普通のクルマは、その生涯で最大5万回のストップ・スタートを繰り返すと予想されます」

「しかし、クルマが停止するたびに自動でアイドリングストップが作動すると、この数字は劇的に上昇し、50万回ものストップ・スタートを繰り返すことになります」

この差は大きく、エンジンのベアリングの耐久性と寿命に大きな課題をもたらす。

エンジンの基本部品であり、最も重い部品の1つでもあるのがクランクシャフトだ。

クランクシャフトは、その長さに沿って「プレーン」なメインベアリング（ボールベアリングもローラーもなく、ただの滑らかなメタル）を使用しながら、精密に研磨された多数のジャーナルによって回転する。

エンジンが回転しているとき、クランクシャフトとメインベアリングの表面は接触せず、極薄のオイルの膜によって分離されている。このオイルは回転するクランクシャフトの作用によってベアリング表面の周りに送り込まれる。

このプロセスは「流体潤滑」と呼ばれているが、エンジンが停止すると、クランクはベアリングの上に沈み込み、2つの金属表面が接触する。

エンジンが始動すると、2つの表面が油膜によって分離する前に「境界潤滑状態」と呼ばれるポイントがある。回転するクランクシャフトと、ベアリング表面の間に金属同士の接触がある状態だ。

この状態が摩耗の原因となる。つまり、アイドリングストップ搭載車では、生涯に累計50万回の境界潤滑条件（金属同士の接触）が存在する可能性があるのだ。通常のベアリングはその前に摩耗してしまう。

エンジンの摩耗を防ぐ2つの方法

こうした金属同士の摩擦による摩耗を防ぐ方法は2つある。

1つ目は、ベアリングメーカーが自己潤滑性の高いベアリング材を開発し、始動時の摩耗に抵抗するというものだ。フェデラル・モーグル社は、酸化鉄（錆）の粒子を含有するポリマーコーティングを施した「Irox（アイロックス）」という新素材を開発している。

実際、Iroxベアリングの摩擦係数は従来のアルミベアリングよりも50％低く、アイドリングストップ機能を備えたエンジンの寿命を簡単に延ばすことができる。

2つ目は、潤滑油の改良である。最新のエンジンオイルには、複雑な化学物質のカクテルで構成される添加剤が含まれている。

英国企業ミラーズ・オイル社の技術責任者、マーティン・マンは、この配合が非常に重要であると述べている。

ミラーズ社は2006年に低摩擦オイルの研究を開始した。

「摩擦装置でテストしたところ、ピストンとライナーなどの一般的な部品間の摺動摩擦を50％低減できることがわかりました」とマンは言う。

低摩擦オイルは一般的に、熱、パワーロス、燃料消費量、摩耗を減らすことができるが、「ナノドライブ」として知られるミラーズ社のテクノロジーは、さらに進化している。

微細なボールベアリングのようなナノ粒子が高圧下で剥離し、ポリマーの「フレーク」がエンジン表面に付着する。

現時点では同社の高級レーシングオイルにのみ使用されているが、アイドリングストップにおいても再始動時の摩耗を減らすことができる。

低摩擦ベアリングと潤滑技術が導入されれば、アイドリングストップによるエンジン寿命への潜在的な脅威は理論的には克服されるはずだ。

しかし、これらの技術はまだ比較的新しく、すべての自動車メーカーがこの技術を正しく認識しているかどうかは分からない。

燃費の改善にはつながる？

燃費は改善できる。渋滞中や信号待ちなど、エンジンを止めて停車している状況では、燃料を節約することが可能だ。

ただ、どのくらいの燃料が節約されるかはしばしば議論の的となる。多くは、運転の仕方によってほぼ左右されてしまう。言うまでもなく、静止している時間が長いほど多くの燃料を節約することができる。

また、エンジンが冷えている場合など、アイドリングストップが作動しないこともある。

バッテリーの残量が一定レベルを下回っている場合のほか、ボルボ車のようにドライバーがシートベルトを外した場合や、エアコンをつけた場合にもエンジンが停止しないことがある。

アイドリングストップは、交通量が多く停車時間の長い都市部でのCO2排出量を減らすために採用されている。メーカーにはCO2排出量について厳しい規制が課せられており、違反すると罰金が発生することもある。

そのため、確かに燃費の改善は見込めるものの、実際にはドライバーの金銭的なメリットよりもメーカー側のメリットの方が大きいのだ。

Comments

エンジンはともかくバッテリーはアイドリングストップのないクルマの10倍も酷使するわけで
最初の車検より前に、しかも通常バッテリーよりも高価なものを交換するとか
燃費のケチケチ分を上回る上、バッテリーごみを頻繁に出すわけで、ちっともエコじゃありませんね

結局、現時点ではエンジンの寿命を縮める可能性があるということ？