No.24（2006）

マツダ技報

論文・解説

RX-8ハイドロジェンREの紹介
Introduction of RX-8 HYDROGEN RE25

柏 木 章 宏＊1 後 藤 昌 志＊2Akihiro Kashiwagi

要Masashi Goto

約

RX-8ハイドロジェンREは，国内リース販売用に開発した，世界初のデュアルフューエルシステムの水素ロータリエンジンを搭載した車両である。水素を燃焼させ，水蒸気を排出するクリーンな車両であると同時に，水素インフラが少ない現状での利便性を考慮して，ガソリンでも走ることができるようにした。
本稿では，その開発の狙いと特徴について，水素ロータリエンジンを中心に紹介する。

SummaryRX-8 HYDROGEN Rotary Engine（RE）has been developed for a lease vehicle in the Japanesemarket. This is the world s first vehicle powered by a hydrogen rotary engine and equipped with adual fuel system. The RX-8 HYDROGEN RE as a clean emission vehicle, exhausts the water vapor
produced by hydrogen combustion. Moreover, it works on gasoline as well for the convenience evenunder such a current condition that hydrogen stations are not in good service.
This paper introduces the aims and features of this vehicle with a focus on the hydrogen rotaryengine.

RE）と燃料電池の両方の水素エネルギ技術の研究に取り1．はじめに組んできた（Table 1）。その豊富な経験に基づき開発したエネルギを発生する段階で，水しか排出しない究極のク

RX-8ハイドロジェンREリーン性能を持つ水素は，現在多くの分野でその実用化に選んだ理由を以下に述べる。の狙いと，動力源に水素REを向けた開発が進められている。長年にわたって，排ガスと燃料電池車は究極のクリーン性能を備えているが，現時二酸化炭素の排出量軽減を追求してきた自動車にとって点ではコスト，耐久性，利便性といった解決しなければなも，そのクリーン性能は究極の姿といえる。その代表的ならない多くの課題があり，それらが普及の進まない原因に車が水素を燃料とする燃料電池車であり，将来のクリーンなっている。
一方，水素REは従来の内燃機関の技術や部品を流用でカーの有力な候補として世界的に注目を集めている。
一方，水素を燃料とした内燃機関は，一般的に燃料電池きるため，コストが安く，耐久性の課題解決も容易である。に比べてエネルギ効率が劣るといわれているが，燃料電池更に，一つのエンジンで水素とガソリンの併用が可能なに近いクリーン性能を実現することが可能であり，加えてデュアルフューエルシステムとすることが容易となる。こ

燃料電池にはない幾つかの優れた特徴を持っている。

れは，市場に水素ステーションの数が少ないことによる利

本稿では水素内燃機関と，それを搭載した車両を紹介する。

加えて，モータ駆動の燃料電池車に対し，慣れ親しんだ

2．開発の狙い内燃機関の走行感覚で走ることができる水素REは，地球

マツダは長年にわたり，水素ロータリエンジン（以下，＊1，2

便性の悪さを解決する有力な手段になる。に優しく，しかも運転する楽しみ（Zoom-Zoom感覚）は第3プログラム開発推進室
Program Management Office No.3

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そのままに，というマツダブランドが目指す方向とも一致した。
Table 1 Mazda s History of Hydrogen-car Development

Fig.2

π

3．水素REの特徴
3.1

Schematic of Hydrogen RE

直接噴射と予混合の併用
水素走行での高出力化を狙って，ロータハウジング上方

水素REに電子制御式水素ガスインジェクタを設置し，直接噴射方式（以下，直噴）とした。REは構造上，インジェクタのレイアウト自由度が高く，直噴の採用に適している。
更に，予混合用の水素ガスインジェクタを吸気管部に設け，走行状況に応じて直噴，予混合を併用可能として，最適な水素燃焼を実現した。
なお，ガソリン走行時はベースエンジンと同じガソリンインジェクタから燃料が供給される。
∫

希薄燃焼とEGRの採用
NOx低減のため，希薄燃焼とEGRを採用した。主に低負荷域は希薄燃焼により，高負荷域はEGRと三元触媒によりNOxを低減した。三元触媒はベース車のガソリン用をそのまま使用している。
Fig.1

希薄燃焼とEGRの最適な使い分けにより，出力とエミHydrogen REッション性能の高次元での両立を実現した。NOx排出量∏は平成17年基準レベルに対し約90％低減した。

水素燃焼に適したREの特徴

3.2

水素内燃機関（Fig.1）の実用化においては，水素がエンジン内の高温部に触れることにより発生する，水素の過∏デュアルフューエルシステム

狙い早着火（バックファイヤ）の回避が課題となる。レシプロ

現在，日本における水素ステーションの数は十数ヶ所にエンジンでは吸気，圧縮，膨張（燃焼），排気をシリンダとどまっており，当面は急激な増加はないと予想される。

内の同じ場所で行うため，燃焼時の熱により点火プラグやこのため，水素エネルギ車は常に水素燃料切れの不安を抱

排気バルブが高温になり，吸気行程中でバックファイヤがえて走行しなければならず，結果として移動範囲は水素ス起きやすい。一方，REは構造的に吸排気バルブを持たず，テーションから一定の範囲内に限られてしまう。

かつ吸気と膨張を行う場所が分かれているため，比較的低しかし，燃料としてガソリンも使用可能となれば，万一温の吸気室に水素を吸入することが可能であり，バックフ

水素燃料が切れてもガソリンで走行でき，燃料切れの懸念ァイヤの回避が容易である（Fig.2）。

がなくなる。その結果，水素ステーションの未整備地域へ

更に，REはレシプロエンジンに比べて混合気の流動が強く，かつ1行程当たりの時間が長いため，水素と空気のの移動も可能となり，水素インフラの過渡期において特に高い利便性を発揮する。

十分なミキシングが可能である。

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識でき，かつクリーンなイメージを目指した。

燃料切り替え水素走行中に水素燃料がなくなると，自動的にガソリン

車体基本色は，ホワイトパールマイカとブルーのツート走行に切り替わるシステムとした。走行中に切り替えが行ンカラーとし，水素REを表現したデカールとエンブレム

われても，違和感なく燃料が切り替わる。また，水素燃料を貼付した（Fig.5，6）。

が残っている場合でも，運転席右側の燃料切り替えスイッパッケージングは，ベース車と同じく大人4人の居住空チ（Fig.3）で，任意に水素からガソリンへ切り替え可能間を確保し，水素タンクを荷室に搭載した（Fig.7）。水素とした。

タンク圧力は，現在の国内での水素ステーションの標準的一方，ガソリンから水素への切り替えは，車両停止時のみ可能とした。

な圧力である35Mpaを選択し，荷室内に2本搭載した。ガソリンタンクは，ベース車のRX-8用のものを流用した。
水素充填口は，燃料電池車に広く使われているものと同タイプのレセプタクルを採用し，ベース車のガソリン給燃口と左右対称の位置に設けた。

Fig.3∫Fuel Selection Switch

ドライバインターフェース
水素残量計，使用燃料インジケータ，警告灯などを運転

Fig.5

Front Exterior Styling

Fig.6

Rear Exterior Styling

席正面のメータパネル内に集中させ，視認性を高めた（Fig.4）。
走行中は常に水素，ガソリンいずれかの燃料インジケータが点灯し，使用している燃料を表示する。燃料切り替えスイッチは，水素走行時にのみ点灯する。
また，燃料切り替えの前後にはチャイムが鳴動し，ドライバへ知らせる。

Fig.4

Meter

4．RX-8 HYDROGEN REの特徴
4.1

デザインとパッケージング

デザインはRX-8をベースに，ひと目見て水素RE車と認― 137 ―

Fig.7

RX-8 HYDROGEN RE Layout

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RX-8ハイドロジェンREの紹介
4.2

車両諸元

参考文献

車両諸元をTable 2に示す。RX-8のスタンダード仕様をベースとし，トランスミッションは市場での使い勝手を考∏

森本ほか：RX-8ハイドロジェンREの紹介，マツダ技慮して4ATを選択した。

報，No.22，p.132-138（2004）

水素走行時における最高出力は80kWで，市街地等での一般走行において十分なレベルを達成した。しかし，ガソリン走行時の最高出力に対しては約50％であり，今後更な■著者■る改善を行いたい。
また，航続距離は水素走行時100km（10-15モード），ガソリンを含めて649km（10-15モード）とした。デュアルフューエルシステムを採用しているため，燃料切れの不安なく走行が可能である。今後は，水素での航続距離の更なる延長にむけて，水素搭載量の拡大やエネルギ効率の改善が課題と考える。
柏木章宏
Table 2

Vehicle Specifications

5．おわりに水素エネルギ車を開発する時，いつも聞かれるのは燃料の水素をどのようにして製造するのが最適か，という問いである。これは昔からの課題だが，残念ながら現在でもその問いに対する明確な答えは見つかっていない。
これ以外にも，水素社会を実現するためには，水素の運搬，貯蔵，管理等多くの分野で解決しなくてはならない課
題がある。
水素の利用（消費）段階の製品を開発する者として，現在の水素インフラの状況を考慮し，よりお客様に使いやすい製品を，よりリーズナブルな対価で提供することが，結果的には水素社会の実現に貢献することと信じる。
水素社会の実現を目指し，それぞれの分野で課題解決に取り組まれている多くの水素エネルギ技術研究者とともに，今後もよりよい製品の開発に努力していきたい。

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後藤昌志