ガソリンエンジンの究極？ マツダの圧縮着火と日産の可変圧縮比

最新の自動車技術トレンドを肌で感じることのできるイベント「人とくるまのテクノロジー展2018横浜（主催 公益社団法人　自動車技術会）」は、様々なテクノロジーを工夫の凝らされた展示やリアルに開発しているエンジニアの解説などにより知ることができる貴重な機会だ。

世間的には自動車業界というと電動化へのシフトが注目を集めているかもしれないが、今年のトレンドとして感じたのは自動運転技術。とくにADASと略される運転支援システムに関する部分に各社が注力している印象だった。

一方で、かつては省燃費がトレンドのド真ん中だった時代ほどではないが、内燃機関の進化に寄与するテクノロジーも各社はアピールしていた。EVシフトとメディアは喧伝するが、実際には当面のあいだエンジンは生き残る（ハイブリッドカーが増える傾向にはあるが）とされ、環境対応を考えると内燃機関の進化は欠かせない要素というわけだ。

もっとも、エンジンの進化を支えるものとしては、いろいろな要素技術があり、サプライヤーが主役といえる「人とくるまのテクノロジー展」では、完成したエンジンというカタチでの展示は少なかったように思える。

しかし、進化したエンジンがなかったわけではない。いま現実化した最新エンジン、間もなく実現する次世代エンジンは自動車メーカーのブースに飾られていたのだ。そのひとつが日産の「VCターボ」、もうひとつがマツダの「SKYACTIV-X」である。

VCターボは、すでに北米市場において上市されている可変圧縮比エンジンの過給ユニット。今回は、実機エンジンではなく、模型とポスターによる展示だったが、2.0リッター4気筒ガソリンエンジンの腰下にリンク機構を組み込み、圧縮比を8.0：1～14.0：1という広い範囲で連続可変できるのが特徴。

ピストン上死点でいえば、5.0mm前後を動かすことで圧縮比を変化させるというものだ。それもエンジンを回しながら可変させるというのだから、信頼性を確保するなどハードルが高いことは自明。市販まで20年以上の開発が必要だったというのも納得のテクノロジーだ。

これにより、ターボ過給が始まるまでの、いわゆるターボラグ域においては高圧縮比としてラグを解消、パワー重視の高ブースト状態では圧縮比を下げることで耐ノック性を高めるといった圧縮比の使い分けが可能になった。

そのほか、クルージングなど低負荷モードでは、それにあわせた圧縮比に変えることができるなど燃費改善にもつながる。また、マルチリンクによりピストンサイドフォースを減らせるのもメカニカルロスの低減につながるメリットだ。日産が実現した「可変圧縮比」機構は理想のエンジンを示す、ひとつのカタチといえる。

マツダが遠からず市販するとアナウンスしている「SKYACTIV-X」については、2017年の東京モーターショーでも展示されていたが、今回はより近くで見ることができるようになっていた。こちらも2.0リッター4気筒ガソリンエンジンだが、ポイントは「SPCCI（火花点火制御圧縮着火）」という新しい燃焼方式を実現したこと。

通常のガソリンエンジンは、ひとつのスパークプラグにより混合気に点火するため炎が広がるようにして燃焼している。そのため燃え残りが発生したり、場所によって燃え方に差が生まれたりしてしまう。こうしたネガを解決するのが、ほぼ同時に多点・点火を実現することだが、そのアプローチとしてマツダが示すのが「SPCCI」だ。

混合気を自己着火する寸前の状態にしておいて、スパークプラグの点火による圧力上昇をきっかけにして一気に燃やそうというアイデアだ。燃料の比率や燃焼室で圧力がキーになる技術だけに、吸気量のコントロールが重要だ。間近で見ることのできたSKYACTIV-Xユニットからは、機械式スーパーチャージャーなどにより吸気の増量を狙っている様が確認できた。

それにしても、いずれのエンジンも2.0リッター4気筒のガソリン“過給”エンジンというのは偶然ではないだろう（マツダは過給とは呼んでいないが）。そのアプローチはまったく異なるが、大筋では似た部分が出てくるのは、現時点においてそこに理想的なガソリンエンジンへの解があるのかもしれない。

（文：山本晋也）