【ロータリーがあったから実現した夢の新技術】SKYACTIV-Xの凄さとは?


 マツダは、燃焼制御技術「SPCCI(火花点火制御圧縮着火)」によって、ガソリンエンジンにおける圧縮着火を世界で初めて実用化した新世代ガソリンエンジン、SKYACTIV-Xを搭載するマツダ3を2019年12月5日から発売開始した。

 SKYACTIV-Xは、ガソリンエンジンならではの高回転までの伸びのよさと、ディーゼルエンジンの優れた燃費、トルク、応答性といった特徴を融合させ、気持ちのよい走りと優れた環境性能を両立したマツダ独自の新世代ガソリンエンジンだ。

 さて、このSKYACTIV-X、長年、実現不可能な夢のエンジンといわれてきたが、マツダがなぜ実現できたのか? それには長年培ってきたロータリーエンジンからのノウハウが生かされたのだという。

 ロータリーエンジンとSKYACTIV-X、2つのエンジンに関係性について、自動車テクノロジーライターの高根英幸氏が解説する。

文/高根英幸
写真/ベストカー編集部 ベストカーWEB編集部

【画像ギャラリー】歴代ロータリー搭載車とロータリーの復活はいつ?


SKYACTIV-Xの発売が遅れた理由

マツダ3 SKYACTIV-Xを搭載するXグレードの価格は319万8148円~368万8463円。同じ排気量の2Lガソリンエンジンと比べて約68万円高い。日本仕様は圧縮比が15.0(欧州仕様は16.3)、ガソリンはプレミアムとレギュラーの両方に対応(欧州仕様はRON95に対応)。最高出力、最大トルクは日本仕様、欧州仕様ともに180ps/22.8kgmで同じ
SKYACTIV-Xが採用した SPCCI(火花点火制御圧縮着火)はスパークプラグの点火による膨張火炎球が、まさに第2のピストン(エアピストン)のように燃焼室内の混合気を追加圧縮し、圧縮着火に必要な環境を実現。このスパークプラグの点火時期を制御することで、圧縮着火領域を拡大し、完全に制御された圧縮着火を実現させることが、マツダ独自の燃焼方式SPCCI。圧縮着火燃焼を火花点火で制御した燃焼だ

 マツダ3の大本命、SKYACTIV-Xが2019年12月5日に発売された。 当初10月の発売が予定されていた。こうした新車投入時の初動の鈍さは、このパワーユニットの登場を待って、従来のパワーユニットであるSKYACTIV-GやD(2019年5月発売)と見比べてから購入しようとした消費者の影響が大きいのは間違いない。

 当初予想されていたよりも価格(価格は319万8148円~368万8463円)が高くなってしまった理由については、すでに別稿で解説しているのでここでは割愛させていただく。

【はたして元は取れるのか?】約68万円高い夢のマツダ3 SKYACTIV-Xを買う意味

 価格も大事だが、新車発表と同時に看板商品を用意できなかったのは商品力のインパクトに欠けるから、苦戦も免れないのは当然だったともいえる。

 発売が遅れたのは、当初レギュラーガソリン仕様だった日本仕様をハイオクガソリンにも対応するために改良したからだ。

 それも実際の改良作業だけでなく、エンジンの仕様を変更するとクルマの新規登録に必要な、国土交通省の型式認証も申請し直して審査を受ける必要がある。この型式認証の審査に1ヵ月以上かかるため、SKYACTIV-Xだけ発売が最近までズレ込んでしまったのだった。

 ちなみに型式認定という制度について、ご存知ない方のために簡単に説明すると、これは新車を登録してナンバープレートを交付してもらう際の車体の検査を省略して、クルマを持ち込んで検査しなくても書類だけの提出でナンバープレートを交付してもらうためのものだ。

 予めクルマの仕様を均一にして、道路運送車両法など保安基準に適合していることを証明して、車両の型式指定を受けるのである。

 車両の型式がないと陸運支局に新車を1台1台すべて持ち込んで検査してもらう作業が必要になり、ディーラーも陸運支局も膨大な手間が増えてパンクしてしまう。

 型式認証が日本の新車販売に必要な制度であると同時に、3年前に問題となった完成車検査問題を覚えているだろうか。

 あの完成車検査も、この型式認証を有効にするために必要な検査なのだ。日本の生産工場で組み立てられたクルマが、メーカー自ら設けた高い品質基準に合致していないハズがないのだが、制度として利用している以上、踏まなければいけない手順や手続きを省略してはいけないのである。

従来のエンジンとは格段に難しい2種類のガソリンへの対応

SKYACTIV-X:2L、直4DOHCスーパーチャージャー+マイルドハイブリッド。ボア×ストローク:83.5mm×91.2mm。圧縮比:15.0。最高出力:180ps/6000rpm。最大トルク:22.8kgm/3000rpm。使用燃料:ハイオクガソリン(推奨)、レギュラーガソリンにも対応

 さて、レギュラー専用仕様からハイオクガソリンも使える仕様への変更について、話を戻そう。

 これは従来のガソリンエンジンであれば、開発エンジニアにとってはなんてことはない作業である。

 点火タイミングのマップを拡大し、ノックセンサーによってフィードバック制御(出てきた結果から判断して、入力するデータを変更して正しい方向へと調整する制御方法)を行なうことで対応させている。

 ところがSKYACTIV-Xの場合、アイドリング近辺と4500rpm以上の回転域では従来の火花点火で燃焼を制御するが、それ以外の常用回転域ではSPCCI(火花点火制御式圧縮着火)で燃焼しているため、燃焼速度が火花点火と比べ、格段に速い。

 いくらプラグ点火を燃焼のきっかけに利用しているといっても、わずかでも狂えば狙った通りの燃焼にならずスムーズな運転にはならないばかりか、加速不良や燃費低下、最悪の場合エンジンブローにつながる可能性すらある。

 何しろ、従来のガソリンエンジンで言えばSPCCIはノッキングしている状態なのだ。それを避けるのではなく、制御して狙った通りに圧縮着火させるのだから、制御のレベルが段違いに難しいのは誰でも想像できる。

次ページは : ロータリーで苦労した点火制御がSKYACTIV-X開発で役立った

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