志健男SOKEN2020.02.12コピーしましたPR全3132文字エンジンにはできることが、まだまだある――。マツダが待望の「スカイアクティブX」ガソリンエンジン搭載車を発売。2019年12月に「マツダ3」、2020年1月に「CX-30」と立て続けに投入した。前後して、スカイX搭載車の公道試乗記や技術解説記事が、自動車雑誌やWEB上でにぎわう。世の中が革新的なエンジンに飢えていることを物語る。「スカイアクティブX」エンジンの搭載車両を2020年1月に発売した。(出所:マツダ)[画像のクリックで拡大表示]筆者が驚いたのが、「CX-30」の新聞チラシ。その面積の約半分がエンジンの写真だった。エンジンを大々的に扱う自動車広告は、10年近く見たことがない(たしか10年前も「デミオ」に搭載した「スカイアクティブG」だったように記憶するが)。マツダにとって、スカイXを含めてエンジンがどれだけ大事なのかがよく分かる。本コラムでは2回に分けて、スカイXの燃焼技術を公表文献のデータなどを基に、その詳細を解き明かしていきたい。本題に入る前に、まずはエンジン技術者にとって夢と言えた「ガソリンHCCI(予混合圧縮着火)燃焼コンセプト」を量産化したマツダの技術者らに大いに敬意を表したい。同じエンジン技術者として、開発に携わった人たちがうらやましい限りだ。どこかの会社では、若いエンジン技術者が疲弊している噂が絶えない。一方でマツダのウェブサイトでは、「エンジンにはできることが、まだまだある」と高らかにうたい上げる。思わず「そうだ!」と声に出してしまった。大量EGRストイキ領域、それほど広くないリーン領域さて本題。Ignition)」である。欧州仕様の圧縮比は16.3(95RONのハイオク燃料)で、日本仕様の圧縮比は15.0(ハイオク燃料とレギュラー燃料)となる。スカイアクティブX2019年12月から「マツダ3」で搭載車を発売した。(出所:マツダ)[画像のクリックで拡大表示]運転状態によって、3種類の燃焼形態(燃焼モード)を巧みに切り替える。第1は一般的な燃焼で、理論空燃比(ストイキオメトリー、λ=1)の混合気による火花点火の火炎伝播(でんぱ)燃焼(以下、通常ストイキ)である。第2は、理論空燃比の混合気に最大35%の大量EGR(排ガス再循環)を加えたSPCCI燃焼(以下、EGRストイキSPCCI)。第3が、λ=2以上の希薄な(リーン)混合気としたSPCCI燃焼(以下、リーンSPCCI)である。3種類の燃焼モードの切り替えは、基本的に温度条件とエンジン運転領域の組み合わせで制御される。温度条件は、吸気温度と燃焼室壁温度で決まる。ガソリン燃料は軽油(ディーゼル車用)と異なり圧縮着火しにくいため、混合気を高温状態にする必要がある。スカイXの中核と言えるリーンSPCCIは、吸気温度で約20°C以上、かつ燃焼室壁温度で約80°C以上で運転される。吸気温度は可変吸気ダクト、燃焼室壁温度は冷却水温度制御システムで調整されるようだ。[画像のクリックで拡大表示][画像のクリックで拡大表示]運転条件によって3種類の燃焼を切り替えるマツダが公表している運転条件のマップは大きく2つある。燃焼室壁温度と吸気温度、エンジン負荷と回転数である。マツダの資料を基に日経クロステックが作成。リーンSPCCIのエンジン運転領域を回転数と負荷のマップでみると、回転数は約1200~3500rpm、負荷は回転数によるが約10~40%の範囲のようだ。この領域でさきほどの温度条件を満たせば、夢の技術とされた「HCCI」の考えに基づいた燃焼領域となり、最も燃費性能を高められる。資料のデータが正しければ、それほど広い領域ではないように感じる。次に通常ストイキは、吸気温度が約-15°C以下、または冷却水温度が約10°C以下で実施されるようだ。回転数はアイドル運転近辺(1000rpm以下)と約5000rpm以上で、負荷はフルスロットル近傍領域以上に設定したもようである。リーンSPCCIと通常ストイキの運転範囲は割と狭く、大半の領域でEGRストイキSPCCIを採用したというわけだ。Specialエレキあらゆるプロセスで顧客ニーズに対応セキュリティも万全な新IoT向けマイコン毎月更新。世界で戦える工場マネージャー養成講座(全2回セット)国内外を問わず工場のマネジメントを担う管理者に求められるスキルを体系的に学べる講座です。激変する自動運転分野の最新技術と事業課題などについて、世界の最新情報をお伝えします。