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このページは『CVT車の仕組み、燃費、運転方法』の紹介をしています。

CVTはATとは仕組みも乗り方も異なります


▼対象
AT限定の方

CVT車の仕組み、燃費、運転方法

トランスミッションとは、そもそも、エンジンの回転をタイヤまで伝達させる途中にある機械であり、エンジン回転にバリエーションを持たせる役割を持っています。

★詳しくは「ギアチェンジとは?

CVTを搭載した車というのは、2ペダル車であり、従ってAT限定免許でも乗ることができます。しかし、その仕組みというのは、他のトランスミッションと全く異なっていて、乗り方も多少違ってきます。

一般に燃費が良いと言われるCVT車。しかし、下記に引用した記事で指摘されているとおり、仕組みを理解したうえで運転しないと、せっかくのトランスミッションにロスが大きく発生して燃費が悪化してしまいます。

また、CVTは主に日本国内でもてはやされている技術であり、欧州や中東・アジア・中南米などの国々では全く事情が異なります。こうした国では多くがMT、もしくはMTをベースとした2ペダル車が好まれます。なぜこのような違いが見られるのでしょうか?まずは、長文ですが下記の記事をご覧ください。

 


●CVT(連続可変変速機)は燃費が良い?

 

03 Saturn Vue
さて、本書は「エコロジー、すなわち環境影響を総合的に減らすことのできる自動車、とくに乗用車とはいかなるものか」という大きなテーマの中で、ハイブリッド動力システムについて重点的に論じようというもの。しかし、それ以外の「エコカー」についても、世間一般に流布されている常識のウソや理解不足について、概要を整理しておくことにしよう。
その手始めは、「CVT(連続可変変速機)は、燃費が良い」。

CVT(Continously Variable Trasmission)とは、円錐形プーリーとベルト、あるいは独楽のような回転体とお椀のような球体面を、接触させつつ回転させることで、変速比、つまり入力がわと出力側の回転速度の関係を「無段階」に変化させられるメカニズム。歯車(ギア)を使った一般的な変速機(トランスミッション)では、組み合わされる歯車の歯数の比によってこの変速比が決まり、それを何組か用意して、エンジンと車輪の間をつなぎ、回転力と回転速度の関係を選べるようになっている。

CVTだとなぜ「燃費が良くなる(はず)」なのか。
内燃機関の効率、つまり、ある量の燃料が持つエネルギーのうちどのくらいを、力や仕事として取り出せるか。エンジンが回転速度と力の両方を様々に変化させて仕事をする中で、その効率の数値はけっこう変動する。その効率が良いところでクルマを走らせれば、燃費も良くなる、はず。この理論に沿って、ある速度を保って走る時(それも平坦路)、一定の加速を続ける時、それぞれの状態で燃費率が良いところにエンジンの回転速度(いわゆる回転数)を維持するには、無段階変速が好都合。

あとは、変速比の変化幅を広く取って、一定速度で走る時にエンジン回転を下げる。ちょっと力が要る、とアクセルペダルが押されたら、少しだけ変速してエンジン回転を上げる、という技が使えるから。
と、こういう理論は、速度や勾配なあど条件の変化が少ない経路で、いつも同じ場所で停まり、一定の加速をし、一定の速度で巡行する、という繰り返しならば、まぁ成立しなくはない。10-15モード(引用者注:燃費測定の手法)はまさにこうした単純なパターンそのもの。しかし自動車を人間が操って走る、という行動は、もっとずっと複雑だ。しかし机上論に沿って変速の制御を組み立てられたCVTは、アクセルを少し踏み込むとまずエンジン回転を上げる方向に変速する。ここですでに燃料消費を悪化させる要因が二つ現れる。

まず、エンジン回転だけが「ブワァ~」と上がるのに、その変速の間、クルマを押し出す力はなかなか増えない。この段階ですでに「走るための力として現れない」無駄な燃料を使っている。エンジン内部で運動しているピストンやクランクやその他たくさんの部品の運動を「加速」するためだけに。

しかも人間にとっては、鼓動は高まるのに力と速度が増える実感が伝わらない。そこでアクセルペダルを踏み続け、目で見る景色の流れや前方のクルマとの間隔が詰まることでやっと戻す・・・という運転になってしまう。繰り返すが、この「踏み過ぎ」こそ、実用燃費を悪化させ、ドライバーによる違いが現れる最大の原因なのだ。
この二点は、日本のAT(オートマチック・トランスミッション)の弱点でもある。ずっと「定石」として疑ってこなかった机上論が、無段階変速化によってさらに増幅されたとも言えるのだが。

さらに基本に戻ると、「CVTは伝達効率が低い」。
エンジンからの”入力”が、変速機の中を巡って回転速度と力の関係を変えられた後、駆動輪に向かって”出力”される。その入力のどのくらいが出力として伝えられたか。CVTの場合、エンジンが最大トルクを出している状態でも90%、乗用車が常用速度で巡行し、軽く加速する、という状態ではおそらく70%程度にすぎない。つまり、エンジンが作った力の3割ほどがトランスミッションの中で失われる、ということだ。回転するもの同士を押し付け、摩擦で力を伝えるため、どうしてもそうなる。

これに対して、MT(マニュアル・トランスミッション)の、二つの歯車がかみ合いつつ回転して力を伝えている状態では、伝達効率は90数~98%。しかも伝えるトルクが小さくなってもほとんど変わらない変速のために2組の歯車を次々に使う経路を取ってもその二乗だから損失は数%にとどまる。

一般的なATに使われる変速用の遊星歯車(プラネタリーギア)はもう少し低くて90~92%程度。もちろんトルクコンバーターが”滑って”エンジン回転がルーズに上昇・下降を繰り返している状態では、伝達効率はCVT以下で、機械工学の原理原則からすれば「悪夢」に近い。

つまり「動力伝達機構」として、摩擦伝達式のCVTを自動車に使えば、そもそも「効率が低い」のである。(中略)今や、自動車用動力伝達装置としてのCVTに「うつつを抜かしている」のは、日本だけ、になりつつある。

引用元:「ハイブリッドは本当にエコなのか」両角岳彦

 

 

要するに、CVTというトランスミッションの、仕組み上の難しさは、以下の点に集約されます。

  • ドライバーからのCVTへの「指示の出し方」が難しい
  • 仕組み上、ロスが多く発生する


ギアチェンジとは?」の記事で述べているように、トランスミッションは「速度」と「」を変化させるのが主な仕事です。

ところが、ドライバーが操作できるペダルは、「アクセルペダル1本」しかありません。つまり、アクセルの踏み具合だけでは、ドライバーが「力」を求めているのか、「速度」を求めているのか、機械側がすぐに判断できないのです。だから、運転感覚がワンテンポ遅れるように感じる訳です。

従って、ドライバー側はアクセルの踏み方を、MTやATに乗る時よりも気を使って変化をつけてあげる必要があるのです。

★CVT車の運転方法については、こちらの記事をご覧ください。
CVTの上手な運転の仕方

この意味では、CVTというトランスミッションは人間が運転するよりも、自動運転が実現した場合にその燃費効果を最大限に発揮できる仕組みだと言えるかも知れません。

もっとも、仕組み上どうしてもロスは大きく発生してしまいますので、このあたりはCVT車の技術的な課題だと言えるでしょう。

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