もうひとつのコロンブスの卵 〜日産の可変圧縮比エンジンVCターボ

ガソリンが爆発的に燃焼すると、ピストンは大きな圧力で押され、円筒形のシリンダー内部を下に移動する。

ピストンにつながったコンロッドは、下方でクランクシャフトから伸びた腕（ピン）につながっており、下に押された勢いでクランクシャフトを1回転させて上に戻る。この動きを繰り返すことで、ガソリンの燃焼エネルギーを回転力に変換し、クルマを動かすわけだ。

VCターボは通常のエンジンのようにコンロッドをクランクシャフトに直接つなぐのではなく、リンクを介してつなげている。このリンクの角度をアクチュエーターで変えてやると、上死点（ピストンが最も上に上がった状態）の位置が変わり、圧縮比が変わる。

上死点位置を上げると燃焼室の容積が小さくなって圧縮比は高くなる一方、上死点位置を下げると燃焼室の容積は大きくなって圧縮比は下がる仕組みだ。

なぜ、このような仕掛けが必要なのか。ガソリンエンジンの効率を高めるには、圧縮比を上げるのがセオリーだ。だが、加圧した空気をシリンダーに詰め込むターボエンジンの場合は、強く圧縮すると混合気が高温になるため、異常燃焼の一種であるノッキングが発生しやすくなる。

そのノッキングを回避するため、無過給（自然吸気）エンジンより圧縮比を低く設定せざるを得ない。過給によって高い出力は得られるけれども、効率、すなわち燃費は我慢していたのがこれまでのターボエンジンだった。機構上、圧縮比は固定でしか設定できなかったので、仕方なく低い圧縮比を設定していたのだ。

自然吸気エンジンの燃費の良さと、ターボエンジンの出力の高さの両立を図ったのがVCターボだ。ターボで吸気を加圧していても、市街地走行や高速道路の巡航のような常用域ではノッキングの心配はほとんどないので、圧縮比の高い状態で運転し、効率を高めて燃費向上を図る。

一方、急加速や登坂路など、負荷が高くノッキングが厳しい状況では圧縮比を低く制御。その替わり過給を強めてターボエンジンならではの高い出力を引き出すというわけだ。

ターボだから燃費が悪いというイメージは、昨今の過給ダウンサイジングエンジンがだいぶ払拭してくれた。可変圧縮比エンジンのVCターボは、もっと高い次元を狙っている。

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text：世良耕太/Kota Sera
F1ジャーナリスト/ライター＆エディター。出版社勤務後、独立。F1やWEC（世界耐久選手権）を中心としたモータースポーツ、および量産車の技術面を中心に取材・編集・執筆活動を行う。近編著に『F1機械工学大全』『モータースポーツのテクノロジー2016-2017』（ともに三栄書房）、『図解自動車エンジンの技術』（ナツメ社）など。http://serakota.blog.so-net.ne.jp/