ハイブリッドエンジンとは？仕組みや特徴、メリット・デメリットを分かりやすく解説

これまで、自動車に搭載されるエンジンは内燃機関が中心でしたが、近年は「ハイブリッドエンジン」を搭載する自動車が増えています。内燃機関と電気モーターを組み合わせたハイブリッドエンジンは、燃費の向上や環境負荷の低減に大きく貢献するエンジンです。
今回は、ハイブリッドエンジンの仕組みやノーマルエンジンとの違い、メリット・デメリットなどについて解説していきます。

ハイブリッドエンジンとはどういうもの？

ハイブリッドエンジンとは、内燃機関と電気モーターを組み合わせたエンジンのことで、ガゾリンなどの燃料と電気の両方を動力源としています。そもそも、「ハイブリッド（英語：Hybrid）」とは、「異なる要素を組み合わせたもの」という意味であり、「ハイブリッド車」と言ったら「ガソリンと電気で走る車」のことを言うのが一般的です。

内燃機関はガソリンやディーゼル燃料を燃焼させることで発生するエネルギーで車輪を回転させ、電気モーターはバッテリーから供給される電力エネルギーによって車輪を回転させます。状況に応じて、この2つを切り替えて走行するのがハイブリッド車の特徴です。

ハイブリッドエンジンとノーマルエンジンの違いは？

ハイブリッドエンジンとノーマルエンジンは、第一にその仕組みが異なります。ハイブリッドエンジンは、内燃機関と電気モーターを組み合わせている点が最大の特徴です。一方、ノーマルエンジンのメカニズムはシンプルで、内燃機関のみによって動力を得ています。

ハイブリッドエンジンは基本的に、低速走行時は電気モーターだけで駆動し、高速走行時にガソリンを使います。燃料の使用を抑えることができるため、燃費の向上や環境負荷の低減につながります。一方、ノーマルエンジンは常にガソリンを使って走るため、ハイブリッドエンジンに比べると燃費が悪くなります。

また、ハイブリッドエンジンは燃料の使用を抑えられるため、二酸化炭素や窒素酸化物の排出を削減することができ、環境負荷の低減にも貢献します。

ハイブリッドエンジンとマイルドハイブリッドエンジンの違いは？

ハイブリッドエンジンとマイルドハイブリッドエンジンは、いずれも内燃機関と電気モーターを組み合わせたエンジンで、燃費の向上や排出ガスの削減を目的として開発されたものですが、その構造や機能に違いがあります。

マイルドハイブリッドエンジンもハイブリッドエンジンの一種ですが、ハイブリッドエンジンよりも構造がシンプルで、電気モーターの出力が控えめ（マイルド）なのが特徴です。電気モーターが主体になって駆動することはなく、エンジンの動力をアシストすることで燃料消費を抑えます。減速時のエネルギーを利用して発電をおこない、バッテリーに充電し、加速時にその電力を使ってモーターを動かしエンジンをアシストします。そのため、ハイブリッドエンジンほど燃費向上の効果は期待できませんが、ハイブリッドエンジンより低コストで製造できるため、小型車などで多く採用されています。

ハイブリッドエンジンの仕組み

ハイブリッドエンジンは内燃機関と電気モーターを組み合わせたエンジンで、双方を切り替えながら使用することで燃費の向上や排出ガスの抑制といった効果をもたらします。

ハイブリッドエンジンの内燃機関は、ガソリンやディーゼル燃料を燃焼させることでエネルギーを発生させ、このエネルギーがトランスミッションを介して車輪を回転させます。一方、電気モーターはバッテリーに蓄えられた電気エネルギーをモーターに供給することで車輪を回転させます。低速走行時などは電気モーターだけで車両を駆動させることができるため、燃費の向上や環境負荷の低減につながります。

また、ハイブリッドエンジンにおける重要な機能の一つが「エネルギー回生システム」です。エネルギー回生システムとは、ブレーキをかけるときや減速するときに発生する運動エネルギーを回収し、電気エネルギーに変換してバッテリーに蓄えるシステムのことです。この回生エネルギーは車両を加速させるときに使用するため、燃料の消費量を減らすことができ、排出ガスの削減につながります。

ハイブリッドエンジンが注目されている理由

ハイブリッドエンジンが注目されるようになった大きな理由が、環境意識の高まりです。1990年代以降、地球温暖化や大気汚染などの環境問題が顕在化し、世界的に環境意識が高まっていきました。ハイブリッドエンジンが登場する前、自動車のエンジンは内燃機関が主流でしたが、排出ガスによる環境汚染が深刻化したことで、自動車業界は環境負荷の低減に向けた取り組みに力を入れるようになりました。こうして開発が進められたのがハイブリッドエンジンであり、テクノロジーの進化によってモーターとバッテリーの性能が向上したことで実用化が現実的なものになっていきます。

1997年12月、ガソリンエンジンと電気モーターを組み合わせた世界初の量産型ハイブリッド車が日本で販売され、その低燃費性が大きな話題を呼びました。ハイブリッド車は燃費性能に優れ、エコドライブによって環境負荷を低減できる次世代の車として、環境意識の高い消費者層から注目を集めるようになっていきます。

その後、自動車メーカー同士の競争や車種の拡大、購入時の補助金や車検時の減税など制度面の後押しもあり、ハイブリッド車が普及していきます。2016年時点では、日本で新車登録される乗用車の3台に1台以上がハイブリッド車となりました。

ハイブリッドエンジンを利用するメリット

ハイブリッドエンジンを利用するメリットとしてよく言われるのが以下の5つです。

燃費に優れ、エコドライブを実現できる

ハイブリッドエンジンは、低速走行時は電気モーターのみで走行することができます。また、停止しているときや低速走行中など、エンジンの動力を必要としない状態になったときに自動的にエンジンが停止する「ストップ＆スタートシステム」が搭載されています。そのため、渋滞時などにエンジンを無駄に回すことがなく、燃費が向上します。

また、エネルギー回生システムにより、ブレーキをかけたときに発生する運動エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリーに蓄えることができます。蓄えられた回生エネルギーは、走行時にエンジンの補助動力として利用されるため、燃費に優れたエコドライブを実現できます。

環境負荷が少ない

ハイブリッドエンジンはガソリンだけでなく、電気の力も使って走行します。ノーマルエンジンと比べたとき、同じ距離を走行するのに必要な燃料が少なく済むため、二酸化炭素や窒素酸化物などの排出量を抑えることができます。

また、上述のとおり、ハイブリッドエンジンは「ストップ＆スタートシステム」を搭載しているため、渋滞時などに燃料の無駄使いを防ぐことができます。そのため、環境負荷の低減につながります。

エンジンが長持ちする

ハイブリッドエンジンは、低速走行時やアイドリング時には電気モーターだけで駆動します。ノーマルエンジンのようにエンジンがずっと回転し続けることがないため、エンジンにかかる負荷が少なくなります。長期間にわたって使用しても劣化が少なく、寿命が長いのはハイブリッドエンジンのメリットの一つだと言えるでしょう。長く乗っていてもエンジンの状態が良いハイブリッド車は、中古車市場でも人気があり、リセールバリューも高い傾向にあります。

税制優遇がある

環境に配慮した自動車の普及促進策として、ハイブリッド車に対する税制優遇措置が設けられています。エコカー減税やグリーン化特例、環境性能割などの税制優遇を受けられる可能性があります。

・エコカー減税
排出ガス性能、および燃費性能に優れた自動車に対して、それらの性能に応じて自動車重量税を軽減する制度です。

・グリーン化特例
電気自動車、燃料自動車、プラグインハイブリッド車、天然ガス自動車の自動車税が優遇される制度です。

・環境性能割
2019年10月から自動車取得税が廃止され、環境性能割が導入されました。環境性能割の税率は自動車の燃費性能などに応じて、自家用の登録車は0～3％、営業用の登録車と軽自動車は0～2％となっています。

静かで快適な運転ができる

ハイブリッドエンジンは、低速走行時や停車時にはエンジンを使わず電気モーターを使うため、エンジン音がなくなります。また、電気モーターがエンジンの動力をアシストするため、エンジンの回転数を上げなくても滑らかに加速することができます。静かに、かつスムーズに加速できるため、快適なドライブを楽しむことができるでしょう。

ハイブリッドエンジンを利用するデメリット

ハイブリッドエンジンはメリットが大きく普及が進んでいますが、一方で以下のようなデメリットがあることも認識しておきましょう。

購入費が高い

ハイブリッドエンジンは内燃機関と電気モーターの両方を備えており、大容量のバッテリーや電気モーター、制御システム、トランスミッションなどを搭載しています。そのため、一般的にはノーマルエンジンを搭載した車より高額です。

修理費が高い

ハイブリッドエンジンは複雑な技術や高度な電子システム、多くのパーツが使われているため、故障したときの修理費も高くなりがちです。バッテリーや電気モーター、制御システムなどの交換が必要になった場合、多額のコストがかかる可能性もあります。

周囲の人が車両の接近に気付いにくい

自動車の走行音には、歩行者など周囲の人に車両の接近を知らせる役割があります。しかし、ハイブリッドエンジンの場合、電気モーターのみで駆動しているときはほとんど走行音が出ないので、周囲の人が車両の接近に気付きにくいことがあります。そのため、歩行者や自転車が急に飛び出してくるなどして、事故が発生するリスクがあります。

ただ、このような事故を防ぐため、ハイブリッド車には「車両接近通報装置」の装着が義務付けられています。これは、モーターによる低速走行をしているときに、スピーカーからモーターが回転するような音を出すことで周囲に車両の接近を知らせ、注意を促す装置です。

操作感覚が異なる

ノーマルエンジンの場合、ドライバーはエンジン音から速度やエンジンの回転数などの情報を得ることができます。一方、ハイブリッドエンジンは静かなので、ノーマルエンジンに比べて操作感に乏しく、ドライバーが集中力を欠いてしまうことがあると言われます。また、ハイブリッドエンジンは加速がスムーズなのでドライバーが加速している実感を得にくくなります。このように従来の車と操作感覚が異なるため、思わぬ事故につながってしまうリスクがあります。

車種によっては車内が狭い

ハイブリッド車は、従来のノーマルエンジン車の装置に加えて、電気モーターやバッテリーなどの装置やパーツが搭載されています。そのため、車種によっては車内の空間が狭くなることがあります。また、車内の空間を確保するためにトランクスペースが犠牲になるケースもあります。

ハイブリッドエンジンはどんな人におすすめ？

ハイブリッドエンジンの特性を考えると、都市部に住んでいる人や都市部での移動が多い人はハイブリッド車が最適です。低速走行時や渋滞時でも、燃費を気にせずに運転することができます。また、ロングドライブに出かけることが多い人にもハイブリッドエンジンがおすすめです。ハイブリッド車は燃費に優れているため、長距離のドライブでも給油回数が少なく済みます。

これからのハイブリッドエンジンのニーズは？

今、ハイブリッドカーと同様に注目を集めているのが「電気自動車（EV）」です。電気自動車はこれまで、充電時間の長さや航続距離の短さが課題となっていましたが、技術革新によってこのような課題が徐々に解消されてきています。今後、電気自動車は、燃費性能や環境性能においてハイブリッド車を上回る可能性があり、そうなるとハイブリッドエンジンの需要が減少することも考えられます。もちろん、ハイブリッドエンジンの性能も日進月歩で向上しているため、ハイブリッドエンジンと電気自動車の技術が融合し、さらに高性能なハイブリッド車が開発される可能性もあるでしょう。

まとめ

車のIoT化や自動運転技術、電気自動車など、自動車業界は今、100年に一度の大変革期にあると言われています。そのなかで、自動車工場や自動車部品工場における求人ニーズも高まっています。大きな変革期を迎えている自動車業界で働きたい方は、ぜひジョブ派遣をご活用ください。

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※参考：環境展望台：国立環境研究所 環境情報メディア