スカイアクティブXの構造を調査!熱効率や圧縮比がヤバい!

こんにちは。

 

嫁さんが

『マツダから燃費のめっちゃいい車出るんやって!

「スカイアクティブ-X」ってやつが付いてんねんて。

しかもハイブリッド車じゃなくてディーゼル車で。

 

家の車も13年目で10万km超えてるし、

そろそろ買い替え時ちゃうん?」

 

うちの嫁さんに痛いとこ突かれました。

買い替えについては悩んでいるところやのに。

今の車もマツダやし、次に出る燃費の良い車調べてみよかな。

 

ということで、

今回の嫁に聞いた話はコレです。

「スカイアクティブXは何がすごい?」

 

気になったところは

・スカイアクティブXの構造は?
・熱交換率と圧縮比はどれほどヤバい?

 

結論から言うとこんな感じでした。

・ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの合体
・理論値だと熱交換率は60%ちかく
・圧縮比は「18.0:1」の超高圧縮

 

詳しくはこれからお話ししていきますね~^^

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スカイアクティブXとは?

まずは「スカイアクティブーX」について調べてみます。

スカイアクティブ(SKYACTIV)とは、2010年からマツダが研究開発している新エンジンの技術の総称をいいます。

 

スカイアクティブにはガソリン車用技術の「SKYACTIVーG」とディーゼル車用技術の「SKYACTIVーD」があります。

 

スカイアクティブの搭載車は2012年に発売されたCX-5に始まり、

  • アテンザ
  • アクセラ
  • デミオ
  • ロードスター
  • CX-3
  • CX-9
  • CX-4
  • CX-5(2代目)

に採用されてきました。

 

上記の車種から得たこれまでに蓄積された検証データをもとに「第2世代」の技術として進化したものが、今回発表された「スカイアクティブーX(SKYACTIV-X)」なんです。

 

「スカイアクティブーX(SKYACTIV-X)」の特徴

「スカイアクティブーX(SKYACTIV-X)」の特徴は「ハイブリッド」なところです。

 

ただ、普通のハイブリッドと違うのは、「エンジンと電気」のハイブリッドではなく、「エンジンとディーゼル」とハイブリッドだということなんです。

 

ガソリンエンジンの「出力」「暖房性」「排気浄化性」とディーゼルエンジンの「燃費」「トルク」「レスポンス」を掛け合わせたもの。

 

つまり「ガソリン」と「ディーゼル」の良いところだけを抽出して合体させた「第3のエンジン」なんです。

 

まさに「究極のエンジン」ですね。

 

スカイアクティブXの構造は?

では「スカイアクティブーX(SKYACTIV-X)」の構造について調べます。

スカイアクティブーXの構造で最大の特徴は「HCCI燃焼」という新技術を開発し採用しているところです。

 

この「HCCI燃焼エンジン」は世界初となる構造を持っています。

 

ちなみに「HCCI」は「Homogeneous Charge Compression Ignition」の略で、

訳すると「予混合圧縮自動着火」となります。

 

では、それぞれのエンジンの燃焼方式を比べてみます。

 

 

ディーゼルエンジンの燃焼方法

エンジン内の圧縮された空気に噴射されたディーゼルを「勝手に発火」させて燃焼。

「燃料を噴射した位置」から燃焼が起きる。

 

ガソリンエンジンの燃焼方法

エンジン内で圧縮された「空気とガソリンの混合気」に点火プラグで点火して燃焼。

「点火された位置」から燃焼が起きる。

 

この2つの異なる燃焼方法の両方を取り入れたのが「HCCIエンジン」の燃焼方法です

 

HCCIエンジンの燃焼方法

エンジン内で「空気とガソリンの混合気」を「勝手に発火」させて燃焼。

「エンジン内のあらゆるところから一気に」燃焼が起きる。

 

つまり、エンジン内で燃料が燃焼する際の「タイムラグ」がないため、効率的に燃焼を起こすことができるようになるという事なんですね。

 

ただ、この「HCCI」は燃焼を制御することが非常に難しいという課題があり、うまく燃焼できないと「ノッキング」を起こしてしまうそうです。

 

そこでマツダの「HCCI」エンジンでは、

低回転ではスパークプラグを使用する

 

「SPCCI(Spark Controlled Compression Ignition)」

 

と呼ばれる方式を採用することでその課題を克服しています。

 

これは日本語で言うと「火花点火制御圧縮着火」と呼ばれます。

 

効率が上がるメリット

  • 少しの燃料でこれまでと同じ動力を得られるので燃費が上がる
  • 燃え残りが少ないため排気ガスがクリーンになる

 

 

バッテリーを併用することでエンジンの仕様を減らして燃費を向上させる「ハイブリッド車」とは違い、エンジンの燃焼性能そのものを劇的に向上させた「HCCI」という技術は、正に「次世代のエンジン」であり「理想形」と呼べる「究極のエンジン」なんですね。

 


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熱交換率と圧縮比はどれほどヤバい?

では次に「HCCIエンジン」の「熱交換率」と「圧縮比」について調べてみました。

 

「スカイアクティブーX」の「HCCIエンジン」の熱交換率

熱交換率というのは簡単に言うと

「燃焼から生まれたエネルギーを動力として使っている比率」です。

 

熱交換率が高いほど、エネルギーのロスがなく燃費が良くなります。

 

10年位前までは、ガソリンエンジンで熱交換率を「40%以上」に上げるのは不可能と言われてきたそうです。

 

そこを「トヨタ」が次世代エンジン技術「TNGA」により、

燃焼率をガソリンエンジン車用で「40%」

ハイブリッド車用で「41%」を達成しているそうです。

 

技術の進歩は目覚ましいですね。

 

そこで、マツダの「スカイアクティブーX」の「HCCIエンジン」の熱交換率を調べてみました。

 

エンジン開発者によると

ガソリンエンジンであれば、新たな燃焼手法として、従来のガソリンエンジンとディーゼルエンジンの特徴を併せ持ったHCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition:予混合圧縮自己着火)燃焼を導入します。これにより熱効率は、従来のガソリンエンジンの30%から50%まで高めることができます。ディーゼルエンジンについては、現在よりも理想的な燃料と空気の混合状態の実現を目指します。熱効率は、従来の40%から45~46%まで向上できると考えています。

引用:http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/spv/1204/26/news047_2.html

 

さらに

エンジンの4大損失のうち、冷却損失を削減します。現在、シリンダーブロックやシリンダーヘッドを冷却水で冷やすために冷却損失が発生しています。これらの部品を断熱化することによって冷却損失を減らし、その分得られる熱エネルギーを動力に変換するのです。これによって、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの熱効率を60%近くまで向上できるでしょう。

引用:http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/spv/1204/26/news047_2.html

 

と話しています。

 

マツダの「スカイアクティブーX」の「HCCIエンジン」は「熱交換率60%近く」

ということでした。

 

実測の数値ではもっと下がると思いますが、それでもトヨタが現在達成している「熱交換率40%」を遥かにしのぐ数値ですね。

 

「スカイアクティブーX」の「HCCIエンジン」の圧縮比

次は「スカイアクティブーX」の「HCCIエンジン」の「圧縮比」についてです。

 

こちらも調べてみると

高回転では完全な圧縮着火を実現しており、圧縮率は18.0:1という超高圧縮比になりそうです。

圧縮着火によってエンジンレスポンスが向上しただけでなく、現行の「SKYACTIV-G」と比較して、全域で10%以上、最大30%もの大幅なトルクアップを実現しています。

引用:http://syachiraku.com/archives/20170805/next-mazda-axela-equipped-with-hcci-engine.html

 

つまり、「18.0:1」という超高圧縮比が現在の「燃料噴射タイミングの最適」な数値のようです。

 

 

嫁に話した結果

以上の内容を嫁さんに話してみました。

 

嫁さんの反応

『よくわからんけど「すごい」ってことやね。

燃費が30%上がるとかめっちゃ楽しみやわ~』

 

 

買い替えは考え中なだけで、

買うとは言ってませんよ。

 

でも、値段が手頃なら欲しいな~。

 

 

それではまた。

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