新型キャシュカイ搭載！じゃない……日産が発表した熱効率50%を実現可能な次世代e-POWERってどんなもの？

発電専用設計として高効率エンジンを開発

今回発表したのは、後者のe-POWERの新技術について。現在の自動車用ガソリンエンジンの平均的な最高熱効率は30%台となっており、40%台前半が限界とされている。そんななかで熱効率50%はかなりのもの。ちなみに、熱効率を30%から40%へと10%引き上げるのに約50年を要した。これを数年内に50%に引き上げ量産化するという。

そもそもe-POWERは、発電専用エンジンから得られた電力を用いてモーターで駆動するシリーズ式ハイブリッドで、従来のエンジンのように走行負荷をカバーする出力特性を持たなくて済む。エンジンによる発電はバッテリーへの蓄電量に応じて最適化させることに特化できるため、もっとも効率のよいポイントにあわせて作動させられるのだ。

これまでe-POWERに採用してきた発電用エンジンは、従来の駆動用エンジンを転用し、発電用として改良したもの。より以上の効率化を図るには限界がある。次世代e-POWER用エンジンは、完全なe-POWER専用設計として開発し、バッテリー技術やエネルギーマネージメントを進化させることで、エンジンの運転条件範囲を効率的な領域に絞って使用する。これによって将来は完全な定点運転を実現し、熱効率50%を達成するエンジンとして量産車に搭載する計画だ。



新燃焼コンセプト「STARC」がカギ

その熱効率50%を実現するために日産が開発したのが、「STARC」（Strong Tumble and Appropriately stretched Robust ignition Channel）という新燃焼コンセプト。
これは、シリンダー内に吸入した混合気の流れ（筒内ガス流動）や点火を制御することで、より希釈された混合気を高圧縮比で確実に燃焼させるというもの。
具体的には筒内ガス流動では、シリンダー内に取り入れた混合気が圧縮過程でなるべく崩れないよう筒内の中心で縦渦（タンブル）を維持するよう制御。そしてスパークプラグの火炎を希釈された混合気にしっかりと着火させる。これによって熱効率の向上を図るのだ。

従来のエンジンでは、変化する走行負荷に対応するため、混合気の希釈レベル制御には制約があり、筒内ガス流動や点火方法、圧縮比などにさまざまな運転条件とのトレードオフがあった。例えば、動力性能を高めるために燃費を犠牲する（またはその逆）などの制約を受けた。


●筒内ガス流動シミュレーション（現行エンジン）


●筒内ガス流動シミュレーション（STARC燃焼コンセプト）

次世代「e-POWER」ではエンジンを発電専用に特化させることで、熱効率を最大限に高められる回転数に絞って作動する完全な定点運転が可能となる。これにより熱効率を飛躍的に向上させられるとのこと。