短距離走行の影響：エンジンオイル、12Vバッテリー、DPF、排気系の注意点

© A. Krivonosov

短距離走行はクルマにやさしい使い方に見える。走る距離は短く、エンジンの稼働時間も少なく、総走行距離もなかなか増えない。しかし実際には、数kmだけの走行を繰り返すほうが、数十kmあるいは数百kmを穏やかに走り続けるよりも、車両に厳しい条件を与える場合がある。

自動車整備士のアレクセイ・ステパンツォフ氏は、問題は距離そのものより、冷えた状態から何度も始動し、車両が十分な作動温度に達する前に走行を終えてしまう点にあると説明する。影響は冬にとくに目立つ。

この使い方を整備基準で明確に考慮しているメーカーもある。たとえば一部のキアとヒョンデの取扱説明書では、通常の気温で8km未満、凍結するような低温時で16km未満の走行を繰り返すことをシビアコンディションに分類している。マツダやトヨタの資料にも同様の注意事項が見られる。

エンジンは走行時間の大半で冷えたまま

始動直後はエンジン、エンジンオイル、排気系の温度が作動温度を大きく下回っている。オイルは粘度が高く、パワートレインの各部品も正常な熱状態へ向かい始めたばかりだ。

潤滑油メーカーは、冷間始動と暖機がエンジンにとって負担の大きい運転段階の一つだと指摘している。だからといって、始動するたびに重大な損傷が起こるわけではない。現代のエンジンとオイルはこうした使用を前提に設計されている。違いが生じるのは、同じサイクルを何度も繰り返す場合だ。

1回の冷間始動後に100km走れば、不利な暖機時間は行程全体のごく一部にすぎない。一方、3kmの走行を5回に分けると、走っている時間のほぼすべてが暖機途中になる可能性がある。

エンジンオイルに水分がたまることがある

エンジンの燃焼では水蒸気が発生する。その一部は燃焼生成物とともにクランクケースへ入り込むことがある。十分に暖まれば水分の多くは蒸発し、クランクケース換気系から排出される。しかし始動から数分でエンジンを止めると、そのための時間が足りない場合がある。

冷間始動と短距離走行を扱ったSAEの研究では、エンジンオイルに水、燃料、その他の汚染物質が蓄積することが確認されている。AAAも、寒い時期の短距離走行でこの問題が起こりやすいと指摘している。

目に見える兆候の一つが、オイルフィラーキャップの内側に生じる白っぽい乳化物だ。ただし、それだけで重大な故障を示すわけではなく、似た状態が別の原因で現れることもある。

燃料でオイルが希釈されることがある

冷間時は、混合気形成と燃焼の状態が暖機後とは異なる。ガソリン直噴エンジンの研究では、冷間始動から暖機までの間に燃料の一部がシリンダー壁に付着し、クランクケースへ入り、オイルと混ざる可能性が示されている。

これは燃料希釈と呼ばれる。程度が大きくなると潤滑油の粘度が低下し、安定した油膜を維持する能力も落ちる。

「長く走って十分に暖まれば、揮発性成分の一部は蒸発できます。しかし数kmだけの走行を日常的に繰り返すと、その条件が生まれる機会は大幅に減ります」とステパンツォフ氏は話す。

そのため、年間走行距離が少ないからといってエンジンにとって楽な使い方とは限らない。朝に3km、夕方に3km走るクルマのほうが、はるかに多く高速道路を走る車両より厳しい条件で使われる可能性がある。

オイルは走行距離だけで劣化するわけではない

よくある誤解は、オドメーターだけを基準にすることだ。エンジンオイルには徐々に燃焼生成物、水分、燃料などが混入する。シェルも、短距離走行と頻繁なストップ・スタート運転を、オイルへの負担を増やし得る条件として挙げている。

このためメーカーは、整備時期を走行距離だけでなく経過時間でも定めている。シビアコンディションでは、オイルとフィルターをより短い間隔で交換するよう指定されることもある。

具体的な交換間隔は車種、エンジン、市場によって異なるため、その車両の取扱説明書を確認する必要がある。

12Vバッテリーが充電を取り戻せない場合がある

もう一つ影響を受けやすいのが一般的な12V始動用バッテリーだ。エンジン始動には大きな電流が必要になる。その後はオルタネーターが使った電力を補う必要があるが、同時にライト、空調、インフォテインメントなども電力を消費する。冬はウインドー、シート、ミラー、ステアリングのヒーターによって負荷がさらに増える。

ボッシュとバルタは、短距離走行を繰り返すと、オルタネーターからバッテリーに戻る電力が消費分を下回る場合があるとしている。毎日走っていても、バッテリーの充電状態が徐々に低下することがある。

鉛蓄電池を慢性的な充電不足の状態で使うことは、極板のサルフェーションを促し、始動性能を低下させる可能性もある。

つまり、普段は毎日使っているクルマがある朝突然バッテリー上がりで始動できなくなる背景に、短距離走行の繰り返しがある場合もある。

排気系が乾く時間も足りない

燃料の燃焼では水蒸気が生じる。冷えた排気系の内壁では、それが結露水になる。長く走ればパイプやマフラーが十分に熱くなり、水分の多くが蒸発する。始動後すぐにエンジンを止める使い方では、水分が内部に残ることがある。

排気系部品メーカーのウォーカーは、特に冬の短距離走行の繰り返しを、マフラーやパイプ内部の腐食を早める要因としている。

そのため、走行距離の少ない市街地中心のクルマでも、高速道路を定期的に長距離走る車両より排気系が早く傷む場合がある。

ディーゼルではDPFの問題も加わる

DPFを備えた現代のディーゼル車は短距離走行の影響を受けやすい。DPFはすすを徐々に捕集し、定期的に再生によって清浄化する必要がある。そのためには適切な温度と十分なエンジン稼働時間が必要だ。

「短い距離ばかり走っていると、再生が始まらなかったり、エンジン停止によって何度も途中で中断されたりする可能性があります」とステパンツォフ氏は話す。

フォルクスワーゲンは、頻繁な短距離走行がディーゼルパティキュレートフィルターの正常な清浄化を妨げる可能性を明記している。フォードも、短距離走行と頻繁なエンジン始動を、DPFの再生を完了する機会が別途必要になり得る条件として挙げている。

推奨される速度、エンジン回転数、走行時間は車種によって異なる。すべてのディーゼル車に共通する「DPF焼き」の方法はなく、メーカーの説明に従う必要がある。

触媒も短距離では効率が下がる

ガソリンエンジンを始動した直後は触媒が冷えており、すぐに最大効率で働くことはできない。EPAは、冷間時が排出ガスの面で特に不利な段階の一つだとしている。作動温度に達すると浄化効率は大きく高まる。

したがって、走行全体が数分で終わる場合、その大部分はエンジンと触媒がまだ暖まる途中になる。これは触媒そのものの損傷というより燃費や排出ガスの問題だが、短距離走行と長距離走行の違いをよく示している。

冬は問題がさらに大きくなる

低温では複数の条件が同時に悪化する。エンジンオイルは暖まるまで時間がかかり、始動にはより多くの電力が必要になる。バッテリーの電力供給効率も落ちる一方、乗員は強力な電気ヒーターを使う。

冷えたエンジンは燃料消費も増える。米国エネルギー省の実験データでは、約−7 °Cでの一般的なガソリン車の市街地燃費は、+25 °Cと比べておよそ15%悪化する可能性がある。

これは短い冬の走行が毎回必ず正確に15%の燃費悪化を起こすという意味ではない。ただし数kmしか走らない場合、車両は最も効率の低い段階に長い割合でとどまる。

同じ3kmでも負担は同じではない

出発前の車両温度も重要だ。朝に完全に冷えたクルマで3km走り、その後数時間停車すれば、次の始動も再び冷間始動になる。

「1時間走ったあと、店の前で10分止まり、そこからさらに数km走る場合はまったく別の状況です」とステパンツォフ氏は説明する。

エンジン、オイル、排気系はまだ温かいため、使用条件はかなり穏やかになる。つまり大切なのは距離だけでなく、完全な冷間始動サイクルを何回繰り返すかだ。

ハイブリッドと電気自動車はどうか

一般的なハイブリッド車やプラグインハイブリッド車では、内燃機関を搭載しているため、ここまで挙げた問題の一部が残る。

低温時のハイブリッドパワートレインに関する研究でも、内燃機関の短い運転サイクルにおける水分の蓄積と燃料希釈が確認されている。

純粋な電気自動車には、こうした特有の問題はない。内燃機関のエンジンオイル、排気系、DPF、内燃機関の冷間始動が存在しないためだ。

一方、冬の短距離走行では、車内やバッテリーを暖めるために電池のエネルギーを相対的に多く使うため、電気自動車のエネルギー効率が低下することがある。

穏やかな長距離走行がクルマにとって楽な理由

走り続ける時間が長ければ、車両は十分に作動状態へ達する。オイル温度が安定し、水分が抜けやすくなり、バッテリーには充電の時間が増え、排気系も暖まって結露水を排出しやすくなる。

ディーゼルではDPF再生にも適した条件が得られる。

ただし長距離走行なら必ず負担が小さいわけではない。最高速度付近での長時間走行、重いトレーラーのけん引、山岳路、猛暑も、多くのメーカーがシビアコンディションとしている。

ここで比較しているのは、冷えた状態から始める短距離走行を日常的に繰り返す場合と、穏やかに長く走り続ける場合だ。

オーナーができること

一度に数kmしか走らない使い方がほとんどなら、まずメーカーがその条件をシビアコンディションに分類しているか確認したい。該当する場合は、通常より短い間隔で整備が必要になることがある。

ステパンツォフ氏は、特に冬はバッテリーの状態を確認すること、走行距離が少ないという理由だけでオイル交換を先延ばしにしないこと、そして定期的に十分な暖機ができる長さの走行を行うことも勧めている。

現代のエンジンを長時間アイドリングで暖める必要は通常ない。短時間待った後に穏やかに走り出し、パワートレインが暖まるまでは高回転や大きな負荷を避ければよい。

結論は単純だ。重要なのは総走行距離だけではない。毎日の数kmという冷間走行で積み上げた5000kmは、それよりはるかに長い高速道路中心の走行より厳しい使用条件になり得る。複数のメーカーが短距離走行を正式にシビアコンディションへ含めているのはこのためだ。