ついに水素エンジン仕様投入!? GRヤリスH2電撃公開&トヨタの本気度は?


 2021年12月2日、トヨタの欧州法人が突如として水素エンジン搭載のコンセプトカー「GRヤリス H2」を公開した。

 GRヤリスといえば、日本でも発売されており、ベーシックコンパクトのヤリスとは一線を画す専用ボディにターボエンジンと4WDで武装した高性能モデル。その心臓部が水素エンジンとなれば、否が応でも期待せずにはいられないが、実際のところ、「本気度」はどの程度のものなのか? トヨタ自身、リリースで「実験的な」と表現するGRヤリスH2と水素エンジンの現在地に迫る。

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■GRヤリスH2と水素エンジンの「中身」

 トヨタヨーロッパがコンセプトカーとして発表したGRヤリスH2は、そのグラフィックもスポーティで環境保全をイメージさせる良いデザインだと感じさせる。このクルマを制作した目的は、豊田章男社長がかねてから発言している、カーボンニュートラル達成へのアプローチの多様性を欧州へ向けて発信することだろう。

 というのも日本のスーパー耐久選手権という独自カテゴリーに特認車両として参戦しているだけでは、欧州へのアピールとしてはやや力不足が否めない。そこでコンセプトカーとして発表することで、トヨタの水素エンジン開発をアピールするのが目的と思われる。

GRヤリスH2 トヨタヨーロッパがコンセプトカーとして発表した

 他メーカーが追従してくる動きをみせれば、それはそれでトヨタにもメリットになる可能性がある。EV一辺倒という現在の欧州のトレンドに変化が起きれば、より現実的な気候変動対策が進むかもしれない。

 肝心のスペックだが、エンジンはGRヤリスと同じG16E-GTSを搭載し、スーパー耐久参戦マシンのカローラスポーツ同様、燃料系を水素に対応させている。ちなみにインジェクター以外の燃料供給機器はMIRAIのモノを流用しているという。量産車用で信頼性向上とコスト低減を両立しているあたり、流石にトヨタは上手い。

 水素エンジン自体は、レースで使われているものと同一と思っていい。レースといっても耐久レースであり、しかも水素エンジンの開発を目的にレースという戦いの場を選んでいるのだから、耐久性や信頼性を犠牲にしたチューニングはされていないからだ。

■水素エンジンの開発はどこまで進んでいるのか

 このコンセプトカーは、市販目的で開発されたものではないから、このクルマ自体で詳細を追求してもあまり意味がない。それよりも気になるのは水素エンジンの性能だろう。

 ガソリンに比べ水素は熱量が小さいから、出力を得るにはたくさん燃やす必要がある。そういった意味では酸素をバンバン送り込めるターボチャージャーを組み合わせているGRヤリスのエンジンは好都合だったのだろう。

 理論上は、組み合わせているタービンの最大風量まで酸素を燃やせることになるので、出力の限界はガソリンと変わらないことになる。

 しかし耐久レースでは燃費も重要だから、いかに効率良く燃やしてトルクを引き出すかが重要になる。トヨタは2017年から水素エンジンの研究を本格化させているらしいが、モノに成り始めたのはここ最近なのだろう。

GRヤリスH2に搭載された水素エンジン トヨタは2017年から水素エンジンの研究を本格化させていたらしい

 水素自体は非常に燃えやすい物質なので、燃焼室内に水素を噴射するタイミングとスパークプラグによる点火のタイミングが重要な要素で、こいつがガソリンよりかなり難しそうだ。

 同じ噴射量でトルクを稼ぐには、できるかぎり上死点(ピストンが上に上がり切った状態)に近いタイミングで一気に燃焼させてやることが理想だが、燃えやすい水素だけにノッキングを起こしてしまう可能性もあり、かなり制御は難しい。

 燃焼速度が速いことは、トヨタはかつてF1参戦時にNAのV型10気筒エンジンで2万rpmに迫る高回転域での燃焼状態を経験しているから、それが役に立ちそうな気もするが、あれは筒内直噴ではなくスロットルバルブの上で燃料を噴霧していたから、条件が違い過ぎる。

 そう考えると現在より応答速度の速い水素用インジェクターなどが開発されれば、更なるブレイクスルーも可能になるのかもしれない。

 スーパー耐久マシンでの開発は、初戦から半年でトルクを30%アップ、最高出力も20%向上したことが明らかになっている。さらにドライバーのスロットル操作に対するレスポンスもかなり改善されたようだ。これらは前述の「燃焼をいかに制御するか」が鍵だった。

 やはりレースに出て一気に開発が進んだようだが、それだけ研究が進んでいたことと、実戦投入するために準備万端の状態にまで仕上げなければならないという現場のエンジニアの頑張りが、この結果を導いたのだろう。

 レース中のデータはもちろん、その後の開発に活かされることになるが、どちらかと言えばレースでおこなわれているのは耐久性や信頼性の確認作業だ。

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