マツダアテンザディーゼル

Question

日経トレンディ2012年2月号に、アテンザのスカイアクティブディーゼルが今年10月に発売されそうだという記事がありました。これに関して何でも良いので情報をお願いします。また、アテンザスポーツワゴンのスカイアクティブ版は同時に発売されないのでしょうか？

補足

現行のアテンザスポーツワゴンの重さは約１５００ｋｇで、CX-5とほとんど同じですが、それでもアテンザスポーツワゴンのスカイアクティブガソリンは出ないのでしょうか？

Answer 1

【補足について】
修正いたします。アテンザスポーツワゴンについては，SKYACTIV-Gエンジンが発売されます。
「マツダ・スピード・アクセラ」と誤解しておりました。

●理由
現行エンジンは下記の出力スペックです。
2488cc 直列4気筒
170馬力/6000rpm
226Nm/4000rpm

これは2.5Lとしては，かなり余裕のある数値です。たとえばマークX（2.5L，レギュラーガソリン仕様）
2499cc V型6気筒
203馬力/6400rpm
243Nm/4800rpm

からみると，出力を抑えた仕様になっており，これなら SKYACTIVエンジンがつくれます。

●SKYACTIV-Gエンジンとは？
エンジンの最大出力を抑え，実用域での燃費を改善したエンジンです。このようなエンジンはプリウス用にエンジンに近い内容であり，ダウンスピーディングエンジンといわれます。弱点は，負荷の高い運転をすると，燃費が改善しないことで，すでにデミオは問題になっています。しかしアテンザでの2.5Lエンジンであれば，車重に見合った出力があるので，燃費改善効果は出せるとおもいます。

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ここでは，同じクリーンディーゼルエンジンが搭載されるCX-5車の説明をします。

●主なスペック

・全長 x 全幅 x 全高 ＝ 4,540 x 1,840 x 1,705mm
・ホイールベース ＝ 2,700mm
・ディーゼルエンジン SKYACTIV-D 2.2
・排気量2,184cc
・最大トルク 420N・m/2,000rpm ～ ガソリンエンジンで4.4L並みのトルクをわずか2000rpmで発生
・最高出力 129kW/4,500rpm
・車両重量 1,510kg
・燃費（10・15モード） 20.0km/L
・変速機 SKYACTIV-DRIVE（6速オートマチック：スタートアップトルコンによりほとんどがロックアップ状態）
・サスペンション （前）マクファーソンストラット式／（後）マルチリンク式

●SKYACTIV-Dエンジンを見て驚いたこととは？
まだ発売されていませんが，ある学会で実物のエンジン（分解品）を拝見させていただきました。いちばん驚いたのは，ピストンやシリンダの壁面厚さが，ガソリンエンジン並みに薄いことです。つまり慣性質量が小さいのです。これにより5500rpmくらいまで回せるようになったとのことです（＝ガソリンエンジン並みの回転数レスポンス）。
BMEP（正味平均有効圧力＝トルクに関係する）が高いのに，モータリング圧力が低い（＝圧縮比が低い）ため，壁面応力が低く，薄肉化が可能になったとのことでした。

●どこが凄いのか？
ディーゼルエンジンは，NOx（窒素酸化物）が発生しますが，酸素比率が高いため，三元触媒が使えません。このためリーンNOx触媒あるいは尿素SCR装置が必要でした。これはコストが非常に高いので，車両価格がガソリン車より40～100万円も高くなります。
このNOx後処理装置をなくしたのが，SKYACTIV-Dエンジンで，ディーゼルエンジン先進国のドイツメーカよりも優れた技術です。この技術ポイントはマスコミでよく取り上げられている圧縮比14ではなく，高EGR化です。EGR（＝排ガスを再度，燃焼させる）を使うと，CO2を多く含むため燃焼温度が低くなります。これはCO2の方が，空気より比熱が28%くらい高いためです。
燃焼温度が2000K（ケルビン）以下になると，NOxはほぼ生成されなくなります。しかしEGRを多く使うと，CO2分子の周囲は局部的に低い温度になるため，COなどの未燃分が増えてしまいます。このため低回転域から過給量が多い2ステージ・ターボ・チャージャを使っています。これは小径のタービンなので，低排気流量から過給ができます。過給量が大きいと，筒内の酸素濃度を高めることができ，CO2が多くても，未燃分を減らすことができます。

●なぜ燃費が良いのか？
ガソリンエンジンに比べて，ディーゼルエンジンは下記の特徴があります。

・リーン燃焼 … 空気比率が高い （ガソリンエンジンの空燃比は14.7，ディーゼルは40～50が可能）
・ポンピング・ロスが非常に小さい … スロットルバルブがないため （小さなスロットルバルブは制御に使います）
・高圧縮比（過給による実質的な圧縮比） … 理論熱効率

これらの特徴により，ガソリンエンジンの熱効率（平均25%）→ディーゼルエンジン（平均35%）にできます。これが燃費改善の最大の理由です。

●課題は？
時間損失で考えれば，火炎伝播時間が不要なディーゼルエンジンの方が優れています。しかし燃焼室内の圧力変化が大きすぎて，振動・騒音が大きいため，ゆっくり燃焼させるため，燃料の多段噴射や低圧縮比化（＝燃料噴射してもすぐに点火しないので，予混合が可能になり，PMが低減し，圧力ピークが緩いカーブになる）という対策をいれています。
一方，筒内圧力の平均は，10年前より過給によって約2倍になっており，この振動・騒音対策が大きな技術的課題になっています。

簡単ですが，ご参考になれば幸いです。

質問者からのお礼コメント

ありがとうございました。