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プラス100ccで何が変わるのか—VW 1.5 TSI evoエンジンの目的を探る
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ダウンサイジングの次は「ライトサイジング」フォルクスワーゲンのDownsizing Turbo →Rightsizing=Miller Cycle+Turbo プラス100ccで何が変わるのか—VW 1.5 TSI evoエンジンの目的を探る

2019/05/06

EA211型（2011年）。画像は1.4ℓ仕様。

EA211型、1.5 TSI evo（2016年）。

水冷インタークーラーを採用するのはEA211と同じだが、EA211ではスロットルバルブの下流にあったインタークーラーの位置を、evoでは上流にした。そのことによりインタークーラーのサイズと性能を引き上げることができ、チャージエアの温度を外気温+15°Cに収めることができるようになったという。エキマニ一体シリンダーヘッドやカム駒切り換えによる気筒休止機構はEA211から受け継ぐ。インジェクターの最大噴射圧は350bar。

EA211 1.4ℓ TSI 92kW仕様に対し、EA211 1.5ℓ TSI evo 96kW仕様がどれだけ燃費向上を果たしたのかを示すグラフ。ミラーサイクルの効果などで、低負荷領域で大幅な燃費向上を実現しているのに加え、全開全負荷領域での燃費向上も果たしている。実用燃費では1ℓ/100kmの効果が得られるとVWは説明している。

TSI evoの96kW仕様は1300rpmで200Nmの最大トルクを発生させる。可変ジオメトリーターボなどの効果により、高い応答性を確保（とVWは説明）。排気量を増やしたのは最高出力を引き上げるためではないことが、ベースとなった1.4ℓとの比較でわかる。

容積比10.5のEA211 1.4ℓに対し、1.5ℓ evoは12.5。膨張行程を長くとるため、74.5mmのボアはそのままにストロークを80.0mmから85.9mmに伸ばした。このストロークをフルに使えば圧縮比は最大12.5になるが、evoの吸気バルブは下死点前70°付近で実質的に閉じるので、有効圧縮比はベースとなった1.4ℓとほとんど変わらない。1.4ℓのままミラーサイクルを適用すると吸入空気量が減るので、排気量を増やして帳尻を合わせた。

燃焼室マスクの効果。「早閉じ」によってバルブ開時間が短くなるため、とくにピストンスピードが遅い低回転時に良好な混合気が形成されるようにしたい。evoは吸気ポート~燃焼室の経路をマスクすることによって、リフト量が小さいときでも十分なタンブルが発生するようにした。

吸気バルブ遅閉じではなく早閉じミラーサイクルを適用したのは、吸気バルブを閉じた後の断熱膨張による吸気温度の低下を歓迎したため。吸気側カムシャフトに300°/秒の速さで制御できる油圧位相可変機構を装備したのも特徴。

吸気バルブ早閉じのミラーサイクルを適用すると、標準的なタイミングで吸気バルブを閉じた場合に比べて吸入空気量は減り、体積効率は落ちる。とくに、低回転域の部分負荷では過給圧の立ち上がりを素早くしたい。そこで、排ガス流量の少ない低回転域はベーンの角度を浅くしてタービンへの流入速度を増加させ、排ガス流量の多いときは角度を大きくして大量の排気をタービンに導く可変ジオメトリータービンを採用した(96kW仕様のみ)。

筒内掃気への効果。可変ジオメトリータービンの効果で、排ガス流量の少ない低回転域から過給を高めることが可能になった。広い領域でポジティブな掃気効果が得られるので、残留ガスが少なくなり、ノッキング限界が高まって点火進角が可能になり、燃焼効率が高まる。

吸気カムシャフトの位相制御と可変ジオメトリータービンの制御を組み合わせることで（低イナーシャのタービンにも助けられ）、高い応答性を実現。1500rpmにおいて目標トルクに到達する時間は、1.4ℓ・92kW仕様に比べて35%短くなったと説明している。

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