気筒休止システムで燃費はどこまで向上する? | グデーリアンの投資ブログ

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今、MAZDA3→MAZDA3の乗り換えを検討しています。

狙っているのは、新設された大排気量NAエンジン「e-SKYACTIV G 2.5」の6速マニュアル(6MT)モデルです。

 

現在乗っている2.0Lモデルから排気量アップになるため、燃費が若干下がるのは当然ですし、実際にカタログ値(WLTCモード)を見ても少し低くなっています。

 

そもそも、燃費最優先で乗るようなキャラクターの車でもありませんが、ただ、この2.5Lエンジンには「気筒休止システム」が付いていて、この機能について気になっています。

 

これは4気筒のうち2気筒を、回転数や速度が合う場合に、走行中でも燃料供給停止させて休止させる仕組みです。

単純計算では稼働している間は2.5Lの車が、1.25Lの半分の排気量になる計算。

 

 

 

 

 

そこでふと思ったのが


「マニュアル車で昔ながらの感覚では、低速ギアを引っ張り気味に走るより、高速ギアに切り替えて回転数を抑える方が燃費向上につながる。

しかし、気筒休止機能ある場合、機能が作動する条件の回転数まで引っ張るほうが、あるいは効率よく走れるタイミングがあるんじゃないか?」

 

ということ。

 

これが成立するなら、燃費を気にして回転数抑えるよりも、ある程度高回転な、MTを楽しめる走行が、そのまま燃費走行にまでつながりメシウマです。

 

ギヤ比やタイヤサイズから速度ごとの回転数を割り出すのは少し面倒だったので、AIのGemini君に計算を手伝ってもらいました。

すると、タコメーターの数字(回転数)をただ下げるだけの運転よりも、マニュアル車らしいリズムで走るほうが、意外とこのシステムを素直に活かせるという面白い結果が見えてきました。

 

 

 

 

 

 

ここからGemini君

 

1. そもそも「回転数」と「ガソリンを燃やす回数」の関係

 

なぜギヤを少し引っ張った方が効率が良い場面があるのか。車のメーターにある「回転数(rpm)」の動きから見てみましょう。

 

回転数とは、ご存知の通り「エンジンの中のピストンが1分間に何回転しているか」を表す数字です。

 

一般的な4ストロークエンジンは、「ピストンが2回転するごとに、1回ガソリンを燃やす(爆発する)」という仕組みになっています。

そのため、タコメーターが「1600回転」を指しているとき、1つの気筒は1分間にその半分の800回ガソリンを燃やしています。

 

 

 

 

 

4気筒すべてが動いているときは、

  • 800回 × 4気筒 = 【1分間に3,200回】

これが、エンジン全体で燃料を消費している回数になります。

 

2. 気筒休止(2気筒モード)の引き算

一定の速度で巡航しているような負荷が低い状態になると、システムが作動して「2気筒をお休み」させます。

動く部屋が半分になるので、ガソリンを噴射する回数も単純に半分になります。1600回転をキープしたままなら、

  • 800回 × 2気筒 = 【1分間に1,600回】

このように、1分間にガソリンを燃やす回数を減らすことができます。

ただし、低速・低回転で気筒を半分にしてしまうと、ガタガタと激しいノッキング(異常振動)を起こしてしまいます。

 

そのため、このシステムには安全マージンとして「エンジン回転数が約1500回転以上」という作動条件が設けられています。

 

 

 

 

 

3. 【比較】「3速で少し引っ張る」vs「4速にすぐ上げる」どっちが効率的?

 

ここで、毎日の通勤でよくある「時速35km前後で、完全停止はしないけれどダラダラと動き続けるノロノロ運転」というシチュエーションを例に計算してみます。

 

パターンA:あえて3速のまま走る

時速35kmを3速で走ると、エンジン回転数は約1600回転になります。(Mazda3のギア比です)


作動条件である1500回転を超えているため、システムが作動して「2気筒モード」に入ります。

  • 1気筒あたりが燃やす回数:1600回転 ÷ 2 = 800回
  • 2気筒だけが動くので:800回 × 2気筒 = 【1分間に1,600回】 の燃焼
 

 

 

次に、回転数を抑える従来の燃費走行運転をした場合です。

 

パターンB:4速にシフトアップする(早めのシフトチェンジ)

 

燃費を意識して、早めに4速にシフトアップしてみます。
 

回転数は約1200回転まで下がりますが、1500回転を下回ったため、ノッキング防止で気筒休止が解除され「4気筒モード」に戻ります。

  • 1気筒あたりが燃やす回数:1200回転 ÷ 2 = 600回
  • 4気筒すべてが動くので:600回 × 4気筒 = 【1分間に2,400回】 の燃焼

【結果】あえて引っ張った3速のほうが燃焼回数が少ない

 

 

なんと、ギヤを上げて回転数を落としたはずの4速(4気筒)のほうが、あえてギヤを引っ張って1600回転まで回した3速(気筒休止)よりも、1分間に800回多くガソリンを燃やしている計算になります。

 

 

 

 

同じことが時速50km付近でも言えます。「5速に入れて1180回転の4気筒」で走るよりも、「4速のまま1610回転まで少し引っ張って気筒休止」させたほうが、1分間の燃焼回数を抑えることができます。

 

つまり、エンジン回転数が約2000回転の手前までであれば、無理に上のギヤに変えるよりも、今のギヤのまま少し引っ張って気筒休止を維持した方が、無駄が少なくなります。

 

 

 

 

 

 

 

4. 【試算】2.5L(気筒休止)vs 2.0L の実際の燃費目安

 

では、実際の燃費(リッター何キロ走るか)のポテンシャルとしてはどれくらいになるのでしょうか。

時速35kmと時速50kmの巡航状態をベースに、2.0L(気筒休止なし)と比較してみます。

シチュエーションA:時速35km前後のダラダラ走行(完全停止なし)

この速度域では、2.5Lは3速(約1600回転)で【2気筒】、2.0Lは3速(約1700回転)で【4気筒】のまま走ります。

 

2.5L(気筒休止あり)の瞬間燃費:約 28.0 〜 30.0 km/L

 

2.0L(気筒休止なし)の瞬間燃費:約 20.0 〜 22.0 km/L

 

 

 

次に、完全停止を時々含むノロノロ渋滞の区間全体の平均で見ても、2.5Lは排気量のゆとりから「コースティング(減速時の燃料カット)」と「気筒休止(燃料半分)」の状態を使い分けやすいため、この区間だけなら2.0Lと同等か、少し良い数値が出る可能性があります。

 

2.5Lの区間平均燃費:約 16.5 〜 17.5 km/L

 

2.0Lの区間平均燃費:約 14.0 〜 15.0 km/L

 

 

 

 

 

 

 

シチュエーションB:流れが良い時速50km巡航

バイパスなどで時速50kmをキープする場合、2.5Lは4速(約1610回転)で【2気筒】、2.0Lは4速(約1720回転)で【4気筒】のまま走ります。

 

2.5L(気筒休止あり)の瞬間燃費:約 33.5 〜 35.5 km/L

 

2.0L(気筒休止なし)の瞬間燃費:約 24.0 〜 26.0 km/L

 

巡航状態に入ってしまえば、2.5Lはアクセルペダルをわずかに踏んでいるだけで、排気量の大きさを感じさせないすっきりとした燃費の伸びを見せてくれます。

 

 

 

 

 

以上Gemini君でした。

 

2000回転手前までなら、無理に高いギアに入れて回転数を抑えなくても燃費は悪化しないどころか高燃費になるという事です。

 

もちろんこれはスポーツ走行時ではなく、街中や郊外での、一定速度での巡行時での話です。

 

それでも2000回転手前で巡行出来るという事は、前の渋滞が解けた時や、上り坂に差し掛かった時など、現在の2000回転という回転数を利用して、その後の加速のラグが無くなるという事です。

 

燃費気にして、1500回転で巡行していて、カーブを曲がった先が上り坂、とかだと、踏み増しても実際に速度が乗るのにはターボラグの無いNAであっても一瞬のラグがありますからね。

 

 

 

 

 

するとこれをまたGemini君が計算すると

 

① 1500回転(4気筒)から踏み増した場合

  • スタート時の状態:最初から4気筒すべてが動いている
  • システム復帰のラグ【 0秒 】(最初から4気筒のため切り替えなし)
  • トルクの立ち上がり
    踏んだ瞬間に「タイムラグなし」で4気筒フルパワーが出ます。ただし、1500回転という低回転は、2.5Lエンジンといえど本来の力が出る手前の領域です(最大トルクの約5〜6割、約130〜140 N・m程度)。

 

 

 

 

 

② 2000回転(2気筒)から踏み増した場合

  • スタート時の状態:2気筒(気筒休止)でお休み中
  • 4気筒へ復帰するまでのタイムラグ【 約0.05秒 〜 0.1秒(体感はほぼゼロ) 】
  • トルクの立ち上がり
    「2気筒から4気筒に戻るラグでモタつくのでは?」と思いきや、ここがマツダの制御の巧妙なところです。
    マツダの気筒休止は、アクセルを少しでも強く踏み込んだ瞬間、クランクシャフトが半回転〜1回転する間(2000回転ならわずか0.03〜0.05秒程度)に、油圧バルブを切り替えて一瞬で4気筒に復帰させます。人間が「体感でラグがある」と不満に思うレベル(0.5秒〜など)の遅れは一切ありません。さらに、最初から2000回転まで回っているため、4気筒に戻った瞬間、2.5L NA本来の極太な低速トルク(最大トルクの約9割、約210 N・mオーバー)が炸裂します。

 

 

 

 

 

つまり、2000回転維持した走りが出来るという事は、急なアクセル踏み増しでも車はリニアに反応するという事です。
スポーツ走行でなくても、渋滞からの復帰、曲がった先がすぐ上り坂、幹線道路への合流等々、特性を知った走りをしていれば、快適になりそうです。
 
勿論ね、通勤などでストップアンドゴーが多い道では、定速、一定回転数という条件を満たすことが出来ず、気筒休止が働かないことが多くなります。
 
そうなれば単純に排気量の大きい方が燃費は悪くなります(というか日本の道路事情ではそういう所のほうが多いので、基本的には燃費悪化の方向でしょうけどね)
 
気筒休止が働いているかはマツコネの液晶で確認できるので、これを確認しながら走るのも面白くなりそうです。