ディーゼルのような燃焼を可能に

 ではガソリンエンジンもそうすればいいではないかということになるが、そうはいかない。ディーゼルエンジンの場合は、先に説明したように圧縮着火なので、かなり希薄な混合気でも着火が可能だ。このため、空気の量を一定にして、燃料の量でエンジン出力を調節することができる。ところが、ガソリンエンジンは点火プラグで着火するので、あまり薄い混合気だと火がつかない。

 そして、より大きい問題は排ガス対策が難しいことだ。ガソリンエンジンで排ガスの浄化に使われている三元触媒は、排ガス中に酸素が残っているとうまく働かない。薄い混合気を燃やすと排ガス中に燃焼に使われなかった酸素が残るので、三元触媒が使えなくなってしまうのだ。じつは同じ問題はディーゼルの排ガスにもあり、だからこそディーゼルエンジンでは、複雑で高コストな排ガスの後処理装置が必要になっている。

 ではSKYACTIV-Xはどうなっているのか。まずSKYACTIV-Xは先に説明したようにディーゼルのような圧縮着火だから、薄い混合気に火がつかないという問題はない。また排ガス対策の面でも、SKYACTIV-Xでは希薄燃焼のため燃焼温度を低く抑えることができ、高温で燃焼したときに発生しやすい窒素酸化物(NOx)の発生が抑えられる。また、燃料の燃え残りのない燃焼ができるので、CO(一酸化炭素)やHC(炭化水素)の発生も少ない。つまり、後処理装置ではなく、エンジンの燃焼の段階から有害な物質の発生を抑えられる。

 低速域での燃費が向上するということは、現在の電動化のあり方にも一石を投じる。現在のハイブリッド車は、組み合わせる電池やモーターがどんどん大きくなり、コストも上昇する傾向にある。これは、エンジンをなるべく効率のいい条件で運転するために、ほとんど発電専用に使って、駆動力はモーターから得るという方式のほうが燃費の面で有利だからだ。日産自動車がノートなどに搭載している「e-POWER」や、ホンダがアコードなどに搭載している「i-MMD」などのハイブリッドシステムがそれに当たる。

 しかし、広い運転領域でエンジンの効率が向上すれば、モーターで駆動力をアシストするのはごく低速・低トルクの領域だけでよく、モーターも電池も小さいもので済むようになる。すなわち、低コストのハイブリッドシステムとの組み合わせで十分な燃費性能が得られることになる。実際、SKYACTIV-Xは、小型のモーター、電池と組み合わせた「マイルドハイブリッド」にすることも視野に入れているようだ。

燃焼圧センサーや高圧噴射を採用

 今回の取材では、技術の細かいところもかなり明らかになった。筆者が一番驚いたのが、各気筒に燃焼圧センサーが付いていることだ。いささかマニアックな興味なのだが、燃焼圧センサーというのは文字通り燃焼室内の圧力を逐一測定するセンサーだ。これまでのエンジン制御では、燃焼室内の燃焼の様子がどうなっているのかを直接測定することはできなかったので、例えばエンジンのノッキング(異常燃焼)を検知するノックセンサーや、排ガス中の酸素濃度を測るセンサーなどを使って間接的にエンジン内の燃焼の様子を検知してきた。

SKYACTIV-Xでは、各気筒に燃焼圧センサー(マツダは筒内圧センサーと呼んでいる)を備えるのも特徴の一つだ(資料:マツダ)
SKYACTIV-Xでは、各気筒に燃焼圧センサー(マツダは筒内圧センサーと呼んでいる)を備えるのも特徴の一つだ(資料:マツダ)

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