Technology File - テクノロジーファイル 環境技術版 トヨタの環境技術の詳細をご覧ください。

テクノロジーファイル 安全技術版

Gasoline / Diesel / Drivetrain - ガソリン車/ディーゼル車/ドライブトレーン

トヨタのガソリン車/ディーゼル車/ドライブトレーンに用いられている、さまざまな技術をご紹介します。

ドライブトレーン

  • 高効率ガソリン燃焼

    クラストップレベルColumn

    高効率ガソリン燃焼

    「一滴のガソリンをどれだけパワーに変えられるか?」を考え抜いた燃焼です。

    〈最大熱効率〉世界トップレベル*1高効率ガソリン燃焼

    「一滴のガソリンを
    どれだけパワーに変えられるか?」を
    考え抜いた燃焼です。

    パワーだけでも、燃費だけでもない。どちらも両立するガソリンエンジンへ。アトキンソンサイクルやクールドEGR*2など、ハイブリッド開発で培ってきた燃焼技術と損失低減技術を投入しました。目ざしたのは「高タンブル*3」&「高圧縮比*4」。その第一歩として取り組んだのは、吸気ポート形状の最適化です。空気の流量を低下させることなく「高タンブル」を生成することができるようになり、燃焼速度を早め「高圧縮比」を実現。燃費性能を飛躍的に高め、エコでありながら、走りの楽しさも体感できます。

    1. 2014年11月現在。トヨタ自動車(株)調べ。
    2. EGR:Exhaust Gas Recirculation
    3. タンブル:シリンダー内の吸入空気の縦渦のことです。燃料と空気の最適な混合を実現します。
    4. 圧縮比:シリンダーの最大と最小の容積比を示します。高圧縮比なほど、熱効率が高まり、大きな出力と低燃費を両立することができます。
    高効率ガソリン燃焼

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  • 直噴技術(D-4S/D-4ST)

    直噴技術(D-4S/D-4ST)

    直噴とポート噴射のいいとこ取りで、エンジンパフォーマンスを高めます。

    直噴技術(D-4S/D-4ST)

    直噴とポート噴射の
    いいとこ取りで、
    エンジンパフォーマンスを高めます。

    D-4S*1(ターボ用はD-4ST*2)は、各気筒に「ポート噴射インジェクター」と「筒内直接噴射インジェクター」の2つを併せ持つ、トヨタが他社に先駆けて開発した直噴システムです。運転状態に合わせて、ポート噴射と直噴を使い分け、低燃費と高性能を両立させます。また「筒内直接噴射インジェクター」のみの燃料噴射システムD-4*3(ターボ用はD-4T*4)もラインアップ。お客さまの幅広いニーズにお応えしています。

    1. D-4S:Direct injection 4 stroke gasoline engine Superior version
    2. D-4ST:Direct injection 4 stroke gasoline engine Superior version with Turbo
    3. D-4:Direct injection 4 stroke gasoline engine
    4. D-4T:Direct injection 4 stroke gasoline engine with Turbo
    直噴技術(D-4S/D-4ST)

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  • アトキンソンサイクル

    アトキンソンサイクル

    走り方に合わせて、空気量を調節。低燃費と加速を仲良く両立します。

    アトキンソンサイクル

    走り方に合わせて、
    空気量を調節。
    低燃費と加速を
    仲良く両立します。

    エンジン効率を上げるためには「いかにロスを減らすか」が重要です。その実現のために、吸入する空気の圧縮行程を工夫したのが、アトキンソンサイクルエンジンです。運転状況に合わせ、電動連続可変バルブタイミング機構(VVT-iE*1)などによりバルブタイミングを調整。アトキンソンサイクルと通常のサイクルとを賢く使い分けます。街中での走行などパワーがあまり必要でない場合には、シリンダー内に吸入した空気を吸気ポートに戻すことで必要な吸気量に調整し、必要なパワーを生成。無駄なエネルギーをカットし、「燃費」を向上させます。逆に加速時などには、吸気量を増加。ガソリンとともにしっかり圧縮・爆発させ、大きな熱エネルギーをつくり出します。

    1. VVT-iE:Variable Valve Timing-intelligent by Electric motor[電動連続可変バルブタイミング機構<吸気側>]

    ■ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車で培ったアトキンソンサイクル技術を応用しています。

    アトキンソンサイクル
    1. スロットルを開けたままピストンを下げるので、無駄な抵抗を減らすことができます。
    2. 吸い込み過ぎた吸気は、バルブの閉じるタイミングを遅くすることで調整。
    3. 圧縮行程よりも膨張行程を多くとる事ができる効率のよい仕組みです。
    ※イラストはイメージです。

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  • 電動連続可変バルブタイミング機構(VVT-iE)

    電動連続可変バルブタイミング機構(VVT-iE)

    きめ細やかな吸・排気で、力強い加速と低燃費を生み出します。

    電動連続可変バルブタイミング機構(VVT-iE)

    きめ細やかな吸・排気で、
    力強い加速と低燃費を
    生み出します。

    電動連続可変バルブタイミング機構VVT-iE*1は、運転に合わせて吸気バルブの開閉タイミングを調節します。これにより、スロットルバルブが開いたままでも、吸気バルブの調整で吸入量をコントロールすることが可能になり、熱効率を高めるアトキンソンサイクルへの切り替えも容易に行えます。油圧式の制御と異なり、エンジンの状態に影響を受けないため、低温時やエンジンをかける前からの制御も可能です。運転状況に応じた最適な吸気バルブタイミングを実現し、低燃費と性能向上に貢献します。

    1. VVT-iE:Variable Valve Timing-intelligent by Electric motor[電動連続可変バルブタイミング機構<吸気側>]
    電動連続可変バルブタイミング機構(VVT-iE)

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  • エキゾーストマニホールド一体型シリンダーヘッド&ツインスクロールターボ

    エキゾーストマニホールド一体型
    シリンダーヘッド&
    ツインスクロールターボ

    排気ガスを一つにまとめて、温度を下げることで、燃費を向上します。

    エキゾーストマニホールド一体型
    シリンダーヘッド&ツインスクロールターボ

    排気ガスを一つにまとめて、
    温度を下げることで、
    燃費を向上します。

    ターボへ向かう4気筒の排気管を2つにまとめるシリンダーヘッド一体式の水冷4-2排気マニホールドと、タービンハウジングの流路を隔壁によって2つに分けたツインスクロールターボを一体化しました。これによって排気ガスの温度を低減すると共に各気筒からの排気ガス流が干渉し合うことを防ぎ、過給の効率を高めています。低回転から優れた応答性と高い過給圧を発揮し、全域にわたって高いトルクを確保しました。

    エキゾーストマニホールド一体型シリンダーヘッド&ツインスクロールターボ

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  • エキゾーストマニホールド一体型シリンダーヘッド&ツインスクロールターボ

    クラストップレベルColumn

    高効率ディーゼル燃焼

    エネルギーを逃さず、無駄なく使います。

    〈最大熱効率〉世界トップレベル*1高効率ディーゼル燃焼

    エネルギーを
    逃さず、
    無駄なく使います。

    新たに空気の入りやすい形状のポートを開発。空気をシリンダー内へスムーズに導くことで、流入量を増やし「加速レスポンス」「発進トルク」を向上させました。また、ピストンの燃焼室形状の最適化と合わせて燃料噴霧を燃焼室内にくまなく配置することで、空気利用率を向上させ、燃焼をコントロールします。さらに燃焼火炎をできるだけ燃焼室の壁に当てずに燃焼させることで、燃焼で得たエネルギーの損失を低減し燃費向上に貢献しています。

    1. 2017年2月現在。トヨタ自動車(株)調べ。
    高効率ディーゼル燃焼

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  • エキゾーストマニホールド一体型シリンダーヘッド&ツインスクロールターボ

    世界初Column

    TSWIN

    温度の急速変化で、ピストンの壁からエネルギーを、逃がしません。

    世界初*1TSWIN

    温度の急速変化で、
    ピストンの壁から
    エネルギーを、
    逃がしません。

    これまでピストンの壁を通じて逃げてしまっていたエネルギーを減らし、燃費を向上させるために TSWIN*2を開発しました。ピストン頂部に、熱しやすく冷めやすいシリカ強化多孔質陽極酸化膜(SiRPA)をコーティング。燃焼時には高温になり熱を逃がさないため燃焼ガスの高膨張化、吸気・圧縮時には低温になることで吸入空気の高密度化を実現しています。これらの働きにより、エンジンの性能は維持しつつ、燃焼時ピストンからの冷却損失(熱が外に奪われること)を最大約30%低減します。

    1. 2015年6月現在。トヨタ自動車(株)調べ。
    2. TSWIN:Thermo Swing Wall Insulation technology
    TSWIN

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  • コモンレール式燃料噴射システム

    コモンレール式燃料噴射システム

    超高圧で、正確に燃料を噴射します。

    コモンレール式燃料噴射システム

    超高圧で、
    正確に
    燃料を噴射します。

    サプライポンプにより加圧した燃料をコモンレールと呼ばれる圧力容器に蓄え、電子制御式噴射弁により高精度で噴射するシステムです。エンジン回転速度に依存しない噴射圧力とノズルリフトを直接駆動することにより、パイロット噴射を含めた多段噴射を可能にしています。また高圧化や多段噴射により、NOxやPMなどの抑制とともに、低騒音化を実現します。

    コモンレール式燃料噴射システム

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  • ターボチャージャー

    Column

    ターボチャージャー

    小さなターボで、レスポンスと性能を高次元で両立します。

    ターボチャージャー

    小さなターボで、
    レスポンスと性能を
    高次元で両立します。

    ターボチャージャーに小型高効率可変ジオメトリー型ターボを採用。従来型よりサイズを約30%ダウンサイズしながらも、新開発タービンホイールがターボ効率の向上をもたらします。また同じく新開発した高剛性・高効率のインペラが、アクセル操作に対する優れたレスポンス、幅広い回転域での最大トルクの発生に貢献します。

    ターボチャージャー

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  • 排気システム(尿素SCR+DPFシステム)

    排気システム(尿素SCR+DPFシステム)

    二刀流で、排気ガスを、クリーニングします。

    排気システム(尿素SCR+DPFシステム)

    二刀流で、
    排気ガスを、
    クリーニングします。

    スモークを捕集するDPF*1、排ガス中のNOx(窒素酸化物)を効果的に還元する尿素SCR*2。このふたつの排出ガス浄化システムを組み合わせることで、一段と優れた環境性能を発揮します。尿素SCRはNOx浄化性能が高いため、燃費の向上(CO2削減)、優れた動力性能の実現にも間接的に貢献しています。

    1. DPF:Diesel Particulate Filter
    2. SCR:Selective Catalytic Reduction
    排気システム(尿素SCR+DPFシステム)

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  • フレックススタート制御

    フレックススタート制御

    スムーズ&ダイレクトな発進を、後押しします。

    フレックススタート制御

    スムーズ&ダイレクトな
    発進を、
    後押しします。

    発進時の走行条件に応じて、ロックアップクラッチ(機械駆動)とトルクコンバーター(流体駆動)の動力分配を細かく制御。
    スムーズかつダイレクトな発進を実現し、低燃費にも貢献します。

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  • 多板ロックアップクラッチ付超扁平トルクコンバーター

    クラストップレベルトヨタ初

    多板ロックアップクラッチ付超扁平トルクコンバーター

    ダイレクトに、滑らかに。エンジンとトランスミッションをつなぎます。

    トヨタ初*1〈容量〉世界トップレベル*1多板ロックアップクラッチ付
    超扁平トルクコンバーター

    ダイレクトに、滑らかに。
    エンジンと
    トランスミッションを
    つなぎます。

    低速での滑らかな加速、全速域における高い応答性を実現します。制御性に優れた多板ロックアップクラッチ、新ロックアップダンパーを採用。低燃費にも貢献します。また世界トップレベルの高容量*1を実現した次世代超扁平トーラスを開発。トルクコンバーターを約28%偏平化し、全長アップの抑制および軽量化に貢献しています。

    1. 2017年2月現在。トヨタ自動車(株)調べ。
    多板ロックアップクラッチ付超扁平トルクコンバーター

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  • 低フリクションオイルポンプ

    世界初

    低フリクションオイルポンプ

    部品の摩擦を減らして、エネルギーをセーブします。

    世界初*1低フリクションオイルポンプ

    部品の摩擦を減らして、
    エネルギーをセーブします。

    変速制御の際、トランスミッションが油圧を発生させることで失われるエネルギーを低減するために、世界初となる同軸2ポートオイルポンプシステムを開発しました。ポンプケース内に、2ポートに対応した新開発の高効率ローターを搭載。サブ吐出ポートの油圧には、運転状態に応じて自動的に切り替わる油圧制御回路を採用しています。その結果として、オイルポンプの駆動トルクを従来品に対し約30%低減することに成功しました。

    1. 2017年2月現在。トヨタ自動車(株)調べ。
    低フリクションオイルポンプ

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  • ワイドかつクロスなギヤ比

    ワイドかつクロスなギヤ比

    エンジン性能をロスなくスムーズに引き出します。

    ワイドかつクロスなギヤ比

    エンジン性能を
    ロスなくスムーズに
    引き出します。

    ギヤ比設定の範囲が広いこと(ワイドレンジ)に加え、各ギヤの間隔を近接させること(クロスレシオ)で最適なエンジン運転領域を活用し、優れた発進・加速性能と燃費性能を両立しています。

    ワイドかつクロスなギヤ比

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  • 低フリクション化技術(摩擦材など)

    低フリクション化技術(摩擦材など)

    摩擦材形状の工夫で、エネルギーロスを改善。低燃費につながります。

    低フリクション化技術(摩擦材など)

    摩擦材形状の工夫で、
    エネルギーロスを改善。
    低燃費につながります。

    クラッチ、ブレーキの摩擦材にエネルギーロスを低減する溝形状を施しました。クラッチ作動時には確実な係合、クラッチ非作動時には引きずりエネルギー*1の低減を実現します。信頼性を低下させることなく、燃費の向上に貢献します。

    1. 引きずりエネルギー:クラッチ・ブレーキが空転した際に、周囲のオイルを攪拌することで発生するエネルギーロス。
    低フリクション化技術(摩擦材など)

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