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イイね!
2016年07月31日

無駄って素晴らしい。NAから直噴への不思議

私の大好きなBMW直列6気筒NAエンジンが「絶滅」してしまいました。
恐らくこの先、蘇ることはないでしょう。
どうしてこのような事態になってしまったのでしょうか?
長い間、私なりに考えてきたことを書いてみます。
クルマ業界に無関係な私が独断と偏見を交えて書きました。
間違いがあれば訂正をしていただき、みなさんと一緒に愉しく考えていくきっかけになればと思います。

NAエンジンに取って代わったのが、主に直噴エンジンとハイブリットシステムです。
ここでは「直噴エンジン」について取り上げたいと思います。

ところで、直噴エンジンの影響は実に多岐にわたっています。
背景には、もちろんユーロ6を始めとした環境問題があるのは明白です。
もちろん自動車にも責任があるのは確かですが、本当にクルマだけの責任でしょうか?
私はそうは思いません。
個人的な意見ではありますが、世界中にある火力&石炭を使った発電システム、航空機などもっと多くCo2を排出するものの規制を厳しくすべきだはないでしょうか。(ちょっと熱くなってしまいました。)

直噴エンジンは、燃料噴射をコントロールするシステムがポート噴射よりも複雑です。
(スバルの技術ではその開発が難かしく、トヨタよりD-4Sを買ってBRZを作っています。)
シリンダーの内部に、あえて濃度が濃いところと薄いところを作るわけですので、ポート噴射よりも爆発のタイミングにタイムラグができやすいのです。
そもそも、高回転には向かないエンジンの制御システムであることが問題なのです。
その証拠には、ディーゼルエンジンは直噴が基本で成り立っています。
つまり、直噴エンジンを導入する前提が、高回転領域のパワーとトルクを捨てて、有害物質の削減や燃費の向上を選んだということにあります。

このような特性から直噴システムは、気筒が長いロングストローク、大排気量のエンジンとの相性がいいのです。
例えば、2000ccで6気筒よりも、同じ排気量ならば4気筒にしてロングストローク型のエンジンにしたほうが効率的に直噴システムを使えるのです。
穿った見方をすれば、そのようなことを見越してE46 318に4気筒エンジンが搭載されたのかもしれません。当時の表看板は、「バルブトロニック」でしたが、その裏には直噴エンジン導入に向けた壮大な計画の第一歩だったのかもしれません。

そして、低圧ターボの着装です。
高回転領域のパワーが出ない直噴ですので、低回転領域でパワーを稼ぎだすようにしたわけです。
「2リットルのエンジンで3.5リッターエンジンと同じパワーが出るんですよ。」という営業トークをよく聞きます。(だったらその3.5リッターエンジンを新しくつくって欲しかったと思うのは私だけでしょうか?)

NA、特にBMWの直6エンジン(ショートストローク型)は高回転領域まできれいに回りパワーを絞り出す仕様ですので、直噴にすること自体がナンセンスです。
あえて高回転が回らない直6に低圧ターボを付けることは、非常に不誠実なことではないでしょうか。

私が最近、BMWのエンジンに対する姿勢に疑問を持つようになったのは、このような経緯を仮定しながら検証してきたからなのです。(もちろん正しいかどうかなんてわかりません。)

他方、ポルシェが直噴化をしながら低圧ターボをつけなかったのは、ポルシェの意地と良心からだったのではないのかと私は考えています。
997後期型から直噴化せざるを得なくなったことで、かえって水平対向6気筒エンジンを磨いてきたその姿勢に私たちポルシェ好きは賞賛の声を惜しみません。

技術の進歩は素晴らしいものであり必然でもあります。
しかし、失ったものは二度と帰ってくることはありません。
私の997カレラも「二度と手に入らない」貴重なものだと思っています。

最後まで読んで頂いてありがとうございました。

ブログ一覧 | クルマのなぜ?不都合な真実 | 日記
Posted at 2016/07/31 20:49:02

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この記事へのコメント

2016年8月1日 0:50
そういえば、私のブログに初めてコメントされた時も、BMWの直6に触れてましたね。でも、私はダウンサイジングというと、ターボ化と気筒数の減少までしか考えていませんでした。それに、そもそも、私にとってNA(Natural Air)とは自然吸気のことで、ターボでないエンジン(Wikiによれば、命名としてはレトロニムなんだそうですね)という意味でしかなく、そこにポート噴射か直噴かという区別はありませんでした。とても勉強になりました。ありがとうございます。
直噴エンジンを調べた頃、成層燃焼とかリーンバーンなどの言葉を知りました。改めてその意味が実感できましたが、その上、それがボア/ストローク比と気筒数にまで関連するとは、意識したことがありませんでした。
VANOSやバルブトロニックなどのバルブ制御の「進化」(=パワーを上げ燃費を下げたこと。もちろんそこで失われた美味も多いですが)を経ながら、確かに最新のBMWのエンジンは、排気量の違いは気筒数で対応し、さらにガソリンとディーゼルのシリンダさえ共通とするなどして、効率化と統合化を同時に進めています。環境にも経営にも良いわけですね。
実は私は、2006年10月のE92-335iクーペから始まった直6ターボ(306馬力)が、その後多くの車種に採用され、また馬力を上げ、今や最新のM4では500馬力ものパワーを発するようになったので、これは素晴らしい進化だと思っていました。けれども、エンジンの仕組みの歴史の中で、それが「非常に不誠実」となるという意見は、私にはとても斬新で面白かったです。
ポルシェも991の後期型、そして718となったボクスター/ケイマンでは、ついにターボを用いましたね。そういえば、以前PCの人に聞きましたが、他社にはちょっと真似できない過給圧が自慢だと言っていました。けれども元々ポルシェの「ターボ」は上級グレードの記号だった(718のSにはその技術が用いられているそうですね)ので、その気になればやれることはいくらでもあるのでしょうね。
私はボクスターを運転する時、アイドリングストップはこのところずっとオフ(将来もオフ)ですが、最近はスポーツモードもオンのままにしています。ユーザーには経済性重視の「選択可能性」と見える仕掛けですが、率直に言ってしまえば、アイドリングも何とかモードも、ユーロ6等への対応の便宜に過ぎなくて、本当はポルシェと言ったらポルシェの味は一つしかないと思っています(笑
コメントへの返答
2016年8月1日 19:23
スパグラさん、いつも的確なコメントをありがとうござうます。
ブログを続けていくパワーを頂いております。
さて、BMW E46の直6エンジンの変遷なのですが、ボア×ストロークに注目をしてみますと面白いことがわかります。

320i (M52B20前期)80×66
320i (M54B22後期)80×72
323i (M52B25)84×75
328i (M52B28)84×84
330i (M54B30)84×89.4⇒89.6×84
極端なショートストロークからショートストロークになり、そしてスクエアに、さらにロングストロークへ、またショートストロークに(ボアップ)と変遷を遂げています。

また、排気量も下記のように変わっています。
320:1990cc
320:2171cc
323:2493cc
328:2793cc
330:2979cc

このようなデータから、BMWはモデルごとに異なった直6エンジンを作っているんだという事実に感嘆しました。

さすが、エンジン屋の面目躍如といったところです。

排気量を変えるということは、エンジンのキャラクターをボア×ストロークでキャラクターを変えることであったのだということに気づきました。

もちろんNAであり、ポート噴射のエンジンでのお話です。

スパグラさんがお書きのように、
『最新のBMWのエンジンは、排気量の違いは気筒数で対応し、さらにガソリンとディーゼルのシリンダさえ共通とするなどして、効率化と統合化を同時に進めています。環境にも経営にも良いわけですね。』
とは、正鵠を射た鋭いご指摘です。

私のように「古い人間」がE46を名車だと賞賛する大きな理由が、非常に手間隙をかけてバリエーションにキャラクターをもたせているからです。

私が選んだ320Mスポ(M54B22後期)80×72 2171ccは、レスポンスの速いキビキビと走るBMWのはずでした。
ところが、見事にそれを裏切られてしまったのです。

その理由は、ミッションでした。
FZから国内メーカーに代わったミッションの変速プログラムが、国産車のような燃費重視型だったのです。

ディーラーは言うに及ばず、BMWジャパンにまで掛けあって、変速プログラムの変更かミッションの載せ換えをお願いしたのですが、徒労に終わりました。

ここでも、クルマはバランスだということをつくづくと思い知らされました。

エンジンはミッションと繋がっていますので、その相性が影響しないはずはないのです。
カラログや展示車を見るだけでは絶対にわからないことです。

こうやって、失敗を重ねながらクルマ道楽をしております(笑)
2016年10月10日 19:26
はじめまして!
スパグラさんのブログからたどり着きました。
ステキな記事やコメントに感動しました。

今どきの車の動力性能(や官能性も含まれる)は、ミッション抜きで語れません。

私が初めて運転したBMWは、E36の318iと320iでした。
次にE46の2.2Lになる前の320iでした。
323iも良かったなぁ…
というハナシはさておき、初めて乗って感心したのが「これがトルコンATなのか?」と思うほど、普段からMT乗ってる人間も違和感を感じないほどのロックアップ(ロック率)と、欲しい時に欲しいギアに入ってるという事実でした。
ポンポンポンポン…とシフトアップしていくのではなく、ポン…ポン…とギアは上がっていくんですが、絶妙にじわっと引っ張ってるんですよね。
ただ引っ張ったらいいと言うわけでは無く、運転していて違和感を感じない自然さでギアをホールドしている「瞬間がある」から街乗りしていて巡航に入るまでの「間」、アクセル踏み足すとシフトダウンするのではなく、そこからトルクが沸いてきて自然と走る。
そんな走りを思い出しました。

ギアを勝手にポンポン上げてエンジン回転数上がってないのに負荷ばかり上がる制御だと、そりゃトルコンをズルズル滑らせてエンストしないようにしなきゃまともに走らない。
また、「その制御が原因で」まともに走ってるフィーリングにならない。

あの頃の車は過渡期でしたね…本当に。
今はエンジンそのものに抵抗があるかも知れませんが、低速トルクが以前よりも太った関係でそういうズルズル制御から卒業している傾向は高まってますが…

何事も難しいですね。
あと、何故車はこんなにCO2などの縛りが厳しいのか。
単体で見ると航空機などよりCO2排出量は少ないですが、先進諸国と違って人口も比較にならない発展途上国が先進諸国ばりの自動車保有国に育ちつつある現況で、今までそういった心配のなかった地域からも大量のCO2が排出される…という流れから、車のCO2規制が非常に厳しくなっているんですよ。
これは避けられない流れ。
そして、BMWやポルシェなどの一般的に大量に売れないハイエンドモデルじゃなく、本来なら1000ccクラスの大衆車にこそお茶濁しのダウンサイジングターボじゃなく(結局踏めば出力分だけCO2が出てしまうため)マツダのスカイアクティブに代表される、スズキの3気筒技術も素晴らしいですが、ああいうNA技術を磨くべきなんです。
伏兵として、日産の新しい3気筒NAエンジンもある意味35GT-RのVR38DETTばりかそれ以上のハイテクノロジーの塊でインド他の新興国向けのCO2排出量の小さいエンジン作ってるのが面白いです。
(日産は基礎技術が素晴らしくても開花するのに時間がかかる傾向強いんで、実際に話題にのぼるのはちょい先でしょうけれども)
生産にも廃棄にも相当エネルギーを消費するハイブリッドじゃなく、こういった技術をどのメーカーもどんどん磨いて欲しいですね。
そこで生まれた余裕でポルシェなどの趣味車はノビノビと作って欲しいですね。
コメントへの返答
2016年10月10日 22:50
こちらこそ、はじめまして。
コメントをいただいて、ありがとうございました。
私も失礼ながら、愛車紹介やブログを読ませていただきました。
クルマを始め色々なことに深い思いが感じられ、読み漁ってしまいました(笑)

おっしゃるとおり、今時のクルマはエンジンはもちろんミッションや電子ディバイスなど一式で語らないと其のクルマの性能が見えてきませんね。

それだけ、複雑にわかりにくくなってきているということなのでしょうか?

それにしても、エンジンのフィーリングだけで語られることが多いBMWを、ミッションの変速タイミングとその「間」が絶妙であるとのご指摘は、流石に鋭い観察眼をお持ちですね。

今時のクルマはダウンサイジング+低圧ターボと多段式ATまたはCVTでトルクバンドを厚くして低回転低燃費をベクトルにしているのでしょうね。

Co2を始めとした有害物質を規制し、地球温暖化のスピードを遅らせる事が、人類の最優先課題なのは最もなことです。

それに輪をかけるように、中国やインドを始めとした新興国に自動車文化が根ざし始めたことは自然な流れなのでしょう。

よく言われることですが、「中国やインドの国民のほとんどが、先進国のそれと同じレベルの生活水準を満たせるほど、地球上には資源がない。」というのもまた事実だと思います。

つい最近受け取ったBMWのDMによると、3シリーズにも3気筒エンジンが導入されていました。

また、最近のBMWのカタログを見ると、エンジンをアピールした部分が殆どありません。(これはMシリーズにも言えることですが)

私も、このような3気筒エンジンこそ、ボリュームゾーンに搭載することが一番効果的なのではと思います。

そのためには、既存の企業の枠組みを超えなくてはならないかもしれませんね。

ダウンサイジング+低圧ターボやハイブリッドよりも、Co2排出量の相対的に少ない3気筒エンジンのほうが抜本的な解決に近いような気がします。

その余力で、ポルシェやフェラーリを初めとした趣味性の高いクルマを愉しめる多様性のある社会になればいいですね。
2017年11月27日 14:24
こんにちは、はじめまして
NAエンジンが無くなった事を悲観される気持ちは良く判ります。
今やポルシェも同じになってしまいました (役物除く)

しかしBMWに対してはターボエンジン有りだと思っています。
M/Tで3Lターボに乗ってみて頂きたいです。
あおらなくても繋がるクラッチ、低回転から中・高回転まで
相当スムーズに回るので、自分はかなり好きです。
ターボ恩恵もあり、中速辺りのズ太いトルクは本当に運転しやすい
どこからでもついてきてくれます。

A/Tだと中間にトルコンが入りダイレクトではありませんので
やはりBMWのエンジンを語るならM/Tもしくは自動M/T(DCT含)ですね


次に直噴の話ですが成層(層状)燃焼に関しては、その通りだと思います。
しかし直噴そのものを否定するつもりはまるでありません。
なぜならポルシェは直噴NAで3.8Lとか4.0Lのエンジンを8000rpm
(場合によっては越える)NAを開発しているからです。

これはポルシェが成層燃焼させていないからだと聞きます。しかし直噴は正確に燃料をポートに残す事なくシリンダーに射出します。燃費もあるとは思いますが正確な制御のために採用したのだと思います。

最後に火力発電所や航空機の話しですが、自動車はソレと比較すると明らかな欠点があります。それは出力を可変しまくる点です。そのためCO2を含めた有害ガスの制御が追いつかないことも、ままあります。
火力発電所は始動時、航空機は離着陸以外はほぼ定常運転(80%以上?)でそこに合わせてエミッション規制を最適化できます。自動車はそんなことできません。 それ故、単位当りの排出量を自動車は相当抑えなければならないのです。一つの機械でみれば確かに絶対量は多いはずです。 しかし、数の勝負では圧倒的にケタ違いにクルマなのです。

そんな下らん事をツラツラと書いてしまいました。スイマセン。
コメントへの返答
2017年11月27日 23:00
ま~@さん、丁寧なコメントをいただきありがとうございました。

ターボエンジンは、本来MTで乗るのがベターだと私も思っております。

ご指摘のように、トルクフルな為、低速から中速域までの加速感がとても気持ちがいいですね。まさに、997ターボSはそのようなエンジン特性になっております。また、TGVを搭載していますので、ターボラグが感じにくくなっているのも魅力の一つです。

私は、PDKで乗っているのですが、MTであればさらにダイレクト感があったのではと思う反面、PDKと直噴&TGVターボは「合わせ技」のようなもので、それらが一体となってパフォーマンスを発揮しているように思えます。もっとも私の腕程度では、997ターボSのほんの一部しかパフォーマンスを引き出せてはいないのですが(笑)

そうですね、「直噴=回らない」といった構図があるのですが、「直噴=回す必要がない」が正解なのかもしれません。

997ターボSでは、たとえ高速道路でも6000回転以上回した経験がありません。その前に、ものすごい速度になってしまっているからです(汗)

やはり、世界的に見てCO2排出の規制が厳しさを増す昨今では、直噴やPHV,EVなどが主流になってくるのは間違いがないことでしょう。もはや、直噴さえ時代遅れの技術になってしまうのかもしれません。

行きつく先は、今のところはEVなのでしょうね。エンジンや補機類(主に触媒)がないだけでなく、吸排気とも必要がないわけですから、直噴のデメリットを消すことができるわけです。

さらに、火力発電所や航空機の場合ですが、「なるほど」と納得してしまいました。クルマの場合は出力を「可変してしまう」という大きな問題を見落としていました。それに、絶対数が何といっても多いですし、今後も増え続けるはずです。当然、火力発電所や航空機が増え続ける割合を遥かにしのぐのは自明の理でした。

実用と趣味の世界が共存できるようなクルマ環境が私には理想的です。

ま~@さん、貴重なご意見をありがとうございました。ぜひ、私とは違った視線での鋭いご意見をお待ちしています。

ありがとうございました。

プロフィール

「不幸は2度やってきた。でも「塞翁が馬」です。 http://cvw.jp/b/2443835/46186620/
何シテル?   06/18 15:49
古くからBMWストレート6に憧れ、ポルシェの水平対向6気筒エンジンのRRにも乗っています。 車歴は、BMWにE36-320クーペから325クーペ、E46-32...
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