マツダSKYACTIV-Z、「相反する燃焼技術」をどう両立させるのか？ 2027年登場に向けて大胆予測する
「EGR活用で進化する燃費革新
ラムダワン燃焼とスーパーリーンバーンを両立させるためには、EGR（排ガス再循環）の大量使用が有効な方法となる。これは、SKYACTIV-Xをさらに進化させた技術が考えられる。 EGRは、排ガスの一部を吸気側に戻し、混合気に排ガスを混ぜるシステムで、現在のエンジンには欠かせない機能だ。その効果は多岐にわたり、不活性ガスを導入することで燃焼温度が低下し、ポンピングロス（エンジン内部での無駄なエネルギー損失）が減少する。これにより、排ガス規制への対応や効率向上が実現できる。 SKYACTIV-Xでは、マツダ独自の圧縮着火方式であるSPCCI燃焼とリーンバーンを組み合わせて低燃費を実現しており、運転状況や環境に応じて三つの燃焼モードを使い分けている。 1.ストイキ燃焼モード：極低温時など 2.G/Fリーン SPCCI燃焼モード：中高速域など 3.A/Fリーン SPCCI燃焼モード：低速域など 2と3はどちらもリーンバーンを目指したモードだが、3は空気と燃料の割合でリーンになっているのに対し、2では空気と燃料の割合を濃くしつつ、大量のEGRを加えて全体として薄い燃料にしてリーンにする。SKYACTIV-Xで最も燃費がよいのは3だが、実際には2のモードが多く使用されており、結果的に燃費改善の効果はコストに見合うほど大きくなかった。 そこで、SKYACTIV-Zでは、2モードで燃料と空気の割合をラムダワンに保ちながら、さらに多くのEGRを導入して燃料量を減らし、スーパーリーンバーンを実現することが考えられる。また、3モードでは従来のリーンバーンを進化させ、スーパーリーンバーンにすることで、さらに燃費改善を図ることができる。 このアプローチにより、SKYACTIV-Xで培った技術を進化させ、ラムダワン燃焼とスーパーリーンバーンの両立が可能になるだろう。
「副燃焼室」が実現する新燃焼技術
ラムダワン燃焼とスーパーリーンバーンを両立させるもうひとつの可能性として、「副燃焼室」の採用が挙げられる。これは技術的に高いハードルがある先進技術だが、実用化すれば大きな成果を上げる可能性がある。 副燃焼室（プレチャンバー）方式は、1970年代にホンダが排ガス規制をクリアするために採用したことで広く知られている。この方式では、メインの燃焼室の前に小さな副燃焼室を設け、そこで混合気を点火し、その火が主燃焼室に広がって燃焼を行う。 副燃焼室はリーンバーンでも安定した点火が可能であるため、最新の燃料削減や環境対策技術として再度注目されている。特にレースの世界では標準的な技術となり、F1やSUPER GTでは欠かせない存在だ。しかし、量産車向けには広範囲な運転領域に対応するための課題が多い。 もしSKYACTIV-Zが副燃焼室を採用した場合、主燃焼室ではスーパーリーンバーンの薄い混合気を使用し、副燃焼室ではラムダワン状態で点火性を確保することができる。この方式には、混合気を主燃焼室で作る「パッシブ式」と、副燃焼室で作る「アクティブ式」があり、アクティブ式なら混合気の濃度を自在にコントロールできる。 この技術を採用すれば、燃費の大幅な向上や、リーンバーンの課題である窒素酸化物(NOx)の低減が期待できる。しかし、副燃焼室方式には冷却損失の増加による効率低下や、燃焼時のノイズの増加といった課題もあり、実用化には克服すべきポイントが多い。 とはいえ、マツダはロータリーエンジンやSKYACTIV-Xでの自己圧縮着火ガソリンエンジンの実用化に成功した実績があり、新技術の実用化には定評がある。SKYACTIV-Zでも新しい技術を積極的に採用し、さらなる進化を遂げることが期待される。 いずれにしても、2027年に登場予定のSKYACTIV-Zがどのような技術を取り入れて両立させるのか、非常に楽しみだ。
鳳つくも（自動車ライター）
