マツダ「スカイアクティブ-X」の革新性とは? 「夢のエンジン」、発想の転換で実用化

そもそも「予混合圧縮着火」とは?

「予混合圧縮着火」とは、エンジンの燃焼室のなかの混合気(=燃料と空気を混ぜたもの)を、ぎゅうぎゅうと圧縮して、その圧力で燃料に火をつける方法です。着火は圧力なので、通常のガソリン・エンジンとは違って「燃料を燃焼させるための点火プラグ(後述)」を必要としません。また、点火プラグでは燃えないような薄い混合気(=燃料が少ない)でもエンジンを回すことができます。つまり、燃費が良くなります。

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火花点火と“予混合”圧縮着火の模式図(画像:マツダ)。

 従来のガソリン・エンジンも圧縮を行いますが、「予混合圧縮着火」は、さらに圧縮を強めて、燃料が自己着火するまで温度を高めます。ディーゼル・エンジンもまた圧縮を行いますが、燃料は燃焼室の、圧縮され発火点を越えた高温の「空気」のなかへ供給されます。一方、「予混合圧縮着火」は、名前にもあるように、燃料をあらかじめ空気と混ぜてあり、その混合気を圧縮します。

 こうすることで「予混合圧縮着火」では、あらかじめ空気と混ぜてある燃料が燃焼室内全体で一斉に燃えます。従来のガソリン・エンジンの、点火プラグからスタートして、徐々に周辺部へと“燃え広がる”ものとは違った燃え方です。そうした燃え方のため、少ない燃料でも、ピストンを押す強い力が得られるのです。

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火花点火は「燃え広がる」(画像:マツダ)。

 ただしこの予混合圧縮着火という方法は、加速減速を繰り返すクルマには使いにくいという問題がありました。温度によって着火するのですから、重要なのは温度の管理です。ところが、エンジンの燃焼室内の温度を自在にコントロールする技術が確立していません。狙ったとおりに回転数を上げたり下げたりするのが難しく、回転数や求められる出力によっては、どうやっても着火しない領域もありました。

 そのため、従来通りの点火プラグで着火する方式も併用する方法がこれまで有力と見られてきたのですが、そうなると、圧縮着火と点火プラグ着火の切り替えが難しくなります。制御できないのでは、クルマには使えません。そうした問題の解決が難しいため、予混合圧縮着火(HCCI)は“夢のエンジン”と呼ばれていたのです。

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コメント

2件のコメント

  1. 薄い燃料ね、直噴を売りにした三菱GDIや2代目セフィーロの2500、特にセフィーロなんて普通の2000のほうが良かったくらいだったし、マークⅡも2500が直噴化された時は迷わず1Gのほうを選んだけどね、どうも進歩とは裏腹に最初に出る技術は実験で炙り出せぬ不具合と言うか?スカイアクティブDIESELのチョイ乗り煤問題なんて想定できなかったもんかね?

  2. ガソリン以外でも使えるんですかねぇ。たとえば水素とかエタノールとか。それらが使えなければ将来的にヨーロッパ輸出は不可になりかねない。