マツダ・SKYACTIV-X

マツダSKYACTIV-X：革新的なガソリンエンジンの挑戦

[マツダ]]SKYACTIV-Xは、同社がSKYACTIV-G、SKYACTIV-Dに続く革新的ガソリンエンジンとして開発した技術です。ディーゼルエンジンに迫る熱効率を実現するため、[[予混合圧縮着火]燃焼方式を採用しています。

HCCI燃焼とSPCCI制御

SKYACTIV-Xの最大の特徴は、ガソリンエンジンでありながらディーゼルエンジンに近いHCCI燃焼を目指している点です。HCCI燃焼は、燃料と空気の混合気を圧縮によって着火させるため、熱効率を高めることができます。しかし、ガソリンは軽油と比べて着火点が低いため、高負荷や高回転時にはHCCI燃焼が困難でした。

そこで、[マツダ]]は[[火花点火制御圧縮着火]という独自の制御技術を開発しました。これは、軽負荷時にはHCCI燃焼、高負荷時には従来の火花点火燃焼を切り替えることで、あらゆる運転状況で効率的な燃焼を実現します。

圧縮比と希薄燃焼

SKYACTIV-Xは、最大16.3という非常に高い圧縮比を採用しています。高い圧縮比により、希薄燃焼が可能になり、燃焼効率が向上します。さらに、比熱比の向上、冷却損失の低減、ポンプ損失の低減といった工夫により、熱効率のさらなる向上を図っています。

排気ガス性能と環境への配慮

希薄燃焼では、[窒素酸化物]の排出が増える傾向がありますが、SKYACTIV-Xでは、スワールコントロールバルブ(SCV)と多段燃料噴射技術によってNOxの発生を抑制しています。そのため、尿素SCR触媒やNOx吸蔵還元触媒は不要で、三元触媒とガソリンパーティキュレートフィルタ(GPF)のみで排出ガス規制をクリアしています。

高応答エアサプライとマイルドハイブリッドシステム

SKYACTIV-Xには、燃焼効率を最適化する「高応答エアサプライ」と呼ばれる機械式吸気装置が搭載されています。これは、クランクシャフトからベルト駆動されるスーパーチャージャーのような機構ですが、過給というよりは、燃焼室への空気供給量を精密に制御することにより理想的な燃焼状態を作り出すことを目的としています。

また、低回転域でのアシストや、[エンジン]]始動時のクランキング補助を行うマイルドハイブリッドシステムも搭載されています。これは、P0ハイブリッドと呼ばれるタイプで、発進モーター兼オルタネーター]が[[エンジンの外部に配置されています。

燃費性能と市場での評価

SKYACTIV-Xの燃費性能は、SKYACTIV-Gと比較して平均10%向上、低車速の超希薄燃焼領域では20%以上向上しています。WLTPモード燃費では、SKYACTIV-G2.0と比較して10%の向上を実現しています。しかし、日本市場における販売台数は全体の5～6%に留まっています。これは、価格の高さと、その技術的な優位性が消費者に十分に理解されていないことなどが要因として挙げられます。一方、欧州市場では燃費規制の影響もあり、SKYACTIV-Xの評価が高く、販売台数の40～50%を占める市場もあります。

出力性能と官能評価

SKYACTIV-Xは、2Lの排気量ながら2.3L自然吸気ガソリンエンジン並みのトルクを発生します。出力は日本仕様でSKYACTIV-G比14%向上しています。しかし、AUTOCARの長期テストでは、常用回転域でのディーゼルエンジンに似たノイズや、低中回転域でのトルク感の薄さが指摘されています。

開発背景と今後の展望

SKYACTIV-Xの開発背景には、欧州のCO2排出量規制があります。マツダは、この規制に対応するため、燃費性能に優れたSKYACTIV-Xを開発しました。しかし、マツダ自身もSKYACTIV-Xは完成形ではなく、今後の改良余地があると認めており、高性能化や標準エンジン化など、様々な方向性での改良が検討されています。後継エンジンの開発も既に開始されており、更なる燃費向上を目指しています。

まとめ

SKYACTIV-Xは、HCCI燃焼とSPCCI制御という革新的な技術により、高い熱効率と環境性能を両立したエンジンです。しかし、価格や市場での認知度など、課題も多く残されています。今後の改良によって、マツダの主力エンジンとして広く普及していくことが期待されます。

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