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世界が注目する革命的エンジン「スカイアクティブX」の凄みはどこにある?

“革命”を起こした技術的ブレークスルーとは?

試乗終了後に手渡されたのが上のデータ画像(AT仕様)だ。燃費や最高速度、使用回転数、エンジン負荷などが記されている。アウトバーンでは170km/hオーバーまで出したし、フルスロットルでの加速も試したが、燃費は市街地で7.3L/100km(13.7km/L)、トータルで7.5L/100km(13.3km/L)という優秀な値をマーク。同条件でスカイアクティブG 2.0を走らせた際の燃費は8.7L/100km(11.5km/L)だから、15~20%の燃費改善を果たしていることになる。さらに開発が進めば、20~30%まで改善幅は上がってくるかもしれない。わずか1%の燃費改善に向け気の遠くなるような努力を積み重ねているのがエンジン開発現場の実態であることを考えると、スカイアクティブXがいかに革新的かがおわかりいただけるだろう。

とはいえ僕は、燃費だけではなく、気持ちのいい走りと低燃費の両立こそがこのエンジンの最大のメリットなのだと強調しておきたい。効率の高い領域が広いため、極端なエコ運転をせずに優秀な燃費が出るのも、そんな特性に華を添える。

もう一点、このデータで注目なのが右下の棒グラフだ。青い部分が圧縮着火、グレーの部分が火花着火だが、全走行のうちおよそ95%を圧縮着火が占めている。他社も圧縮着火を研究しているが、その領域が狭く、かつ切り替えがうまくいかないのが実用化を阻んでいる最大の要因。その点、SPCCIは幅広い範囲で効率の高い圧縮着火を実現しつつ、切り換えも体感できないほどスムースなものだった。HCCIを研究しているエンジニアがこのグラフを見たら、まるで手品を見せられているような気分になるに違いない。

なぜそんなことができたのか? この点こそがHCCIとSPCCIの違いであり、また技術的なブレークスルーだった。HCCIは、空気を圧縮すると熱が発生するという原理を利用し、スパークプラグを使わずに全体を一気に「圧縮着火」させる。ガソリンエンジンのようにスパークプラグでの部分点火がきっかけではないから、およそ1:30という非常に薄い混合気(超リーンバーン)でも全体がちゃんと燃え、燃費が向上する。逆に言うと、1:30という極めて薄い混合気でもきちんと完全燃焼させるために存在する技術がHCCIである。ただしこれはあくまで原理。実用化するとなると、圧縮着火のタイミングを正確にコントロールすることが必要になってくる。同じ圧縮着火でも、ディーゼルは燃料噴射=圧縮着火開始だからコントロールしやすいが、HCCIはエンジンの温度や気温や気圧や燃料噴射量によって圧縮着火のタイミングがコロコロ変わる。それをコントロールするのは至難の業なのだ。

そこでマツダが着目したのがスパークプラグだった。薄い混合気を圧縮着火直前まで圧縮した状態でスパークプラグを点火(この際、点火しやすい環境にするため圧縮行程でスパークプラグ周辺部のみに燃料をわずかに追加噴射する)。スパークプラグ周りで生じた火炎球をもうひとつの「仮想ピストン」として利用することでシリンダー内の圧力を一気に増し、それをきっかけに全体で圧縮着火を起こす。こうすることで圧縮着火タイミングを完全な制御下に置いたというわけだ。

また、リーンバーンだと三元触媒が使えないため問題になるNOx(窒素酸化物)についても、1:30を超える薄い空燃比や大量EGRによって燃焼温度が高くならないため、発生量そのものを小さく抑えることができる。基本的には事前に燃料と空気を混ぜた予混合だから、ディーゼルのようにPM(粒子状物質)が出ることもない。こうして出来上がったのが、燃費がよくてトルクがあってレスポンスに優れ高回転まで気持ちよく回り排ガスもクリーンという、ガソリンとディーゼルのいいとこ取りをしたスカイアクティブXである。

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