マツダのスカイアクティブのガソリンエンジンは高圧縮比１４を実現して話題になりましたが、フェラーリのF12ヴェルリネッタは圧縮比は１３．５と高いですが、全然話題になりませんでしたよね。

Question

マツダの車で、圧縮比１４を実現させたのは「SKYACTIV-G 1.3」を搭載するデミオだけで、「SKYACTIV-G 2.0」や「SKYACTIV-G 2.5」は圧縮比１３でフェラーリより低いのにどうしてフェラーリは話題にならなかったのでしょうか？
スーパーカーのエンジンは、やっぱり設計が違うのでしょうか？

Answer 1

monakomenisutaさんへ

結構難しいご質問ですねぇ。(^^;)

>スーパーカーのエンジンは、やっぱり設計が違うのでしょうか？
違うっちゃぁ違うと言えるでしょうが、そんなに変わってるモンでも無い、とも言えますです。(苦笑)

長い話ですけど、少々お付き合い下さい。

先ず、パフォーマンス重視のエンジンの場合。
チューナーは、(本当に解ってる方限定ですが)口を揃えて「充填効率が命」とおっしゃいます。
ターゲットとする回転数を決める。そこでの充填効率が最高に成る様に吸排気系のチューンをする。
で、その状態で自己不正着火が問題に成らない程度に圧縮比を上げる。、、のが正しいとされているアプローチなのです。
だから、ハーレーダビッドソンの様な2弁のヘッドをチューンして行った場合、圧縮比9.7と言う様な事も起きるのでした。(これが、この場合の限界だったりする)

点火プラグで混合気に着火する。
出来るだけ素早く燃え終わってくれれば良いのだが、それは人間のする事なので、どうしても「瞬時」と言う訳には行かず、相応の時間が掛かってしまう。
燃焼室内で見ると、点火プラグ近傍で燃え始めた火炎が周辺部に向けて伝搬して行く。と、未燃の混合気が圧縮されて温度が急上昇する事が想像出来ると思います。
だから、点火プラグから距離が遠い所でノッキング等の自己不正着火を起こし、その衝撃が強過ぎるとエンジンが壊れちゃうのです。(衝撃と同時に、境界層が吹き飛ばされて高温に晒される)
ここで、自己不正着火とエンジン回転数の関係を見てみましょう。
高回転だと、火炎が伝搬する間にピストンが下がり始める一方で、低回転だと、下がる距離は殆ど無いでしょう。
だから、ノッキングは低回転で生じるのです。d(^^;) し、低回転を実用域として重視するエンジン程厳しい。

ピストンが下がって逃げてしまうから、自己不正着火を気にせずに圧縮比を上げられる。当然、吸排気系のチューニングやバルブタイミングも、高回転域でのガス交換を重視した物にしてある筈。と言う事は吸気弁閉じ時期が遅く、下死点後55°とか迄開いている筈。
って事は、低回転域だと、一度吸い込めた新気を閉じ切らないタイミングで吐き戻してしまっているから充填効率も相応に下がってしまった状態に成っている、、、と見る事が出来ます。d(^^;)
圧縮比を上げられる訳です。

SKYACTIVE-Gの場合、遅閉じ式ミラーサイクルです。(自然吸気)
下死点後70°とか、意識的に閉じ時期をズラす。
圧縮比14では高過ぎる分を、吸気ポートに吐き戻す事で、実質的な圧縮比を下げる様にしている。
余り吐き戻してしまうとトルク減が激しいですから、
・筒内直噴をやって気化潜熱で冷やして自己不正着火を減らす(発生の率で視ている)
・排気管の工夫で残留排ガスを積極的に吸い出す様にしている
・遅閉じの具合を少しでも減らせる様に可変式にしている
これらの工夫で、理想とされている高膨張比14を達成した訳です。し、車重が重い、排気量の大きいエンジンでは、出力の方を重視して、吐き戻す新気を少なくした結果、圧縮比13とちょっと下がる結果と成ってしまったのでした。

しかし、フェラーリが13.5ですか。。。
旧技術の集大成でしか無い訳ですが、それでも限界かと見られて来た12を大きく越えて来たのは、ショートストロークデザインなのに凄いですねぇ。勉強に成りました。
もし弁開閉に可変機構を備えているなら、ホンダがシビックの1.8Lでやった様に、部分負荷領域だけはミラーサイクルにして、高膨張比での実用燃費を稼いでいるのかもしれません。
そうなら、13.5は初代プリウスと同じで、圧縮比は可変、と言うか、オットーサイクルからミラーサイクルにして下げた結果、と言えるでしょう。
技術的な詳細を聞いてみたいです。

Answer 2

輸出モデルは圧縮比14ですよ。
日本のレギュラーガソリンのオクタン価が低いので日本仕様は圧縮比13なんです

Answer 3

話題になっているのは燃費ですよ、その原因として高圧縮が話に出てくるだけです。

Answer 4

フェラーリはその位やって当たり前。
スカイアクティブは大衆車でそこまでやるか。

みたいな感じでは。

例えば300km/h出るフェラーリは話題にならないけど、直4のカローラが300km/h余裕で巡行したら話題になるでしょう？
同じ300km/hなのに。

ちょっと喩えが極端でしたが、スーパーカーが必死こいて出した圧縮比を、レギュラーガソリ仕様の大衆車でやっているという事です。

そりゃ話題になるのは後者でしょうね。

Answer 5

マツダのエンジンはレギュラー仕様の量産エンジンですよ