マツダ・SKYACTIV-X

マツダ・SKYACTIV-Xは、マツダが開発および製造するガソリンエンジンの名称である。SKYACTIV TECHNOLOGYのひとつ。

1. 概要
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マツダSKYACTIV TECHNOLOGYを採用したエンジンとして、SKYACTIV-GとSKYACTIV-Dに続く第3弾となる。燃料にガソリンを用いてディーゼルエンジンに近い予混合圧縮着火を実現し、熱効率を向上する目的で開発された。最大16.3という高い圧縮比で希薄燃焼を行い、比熱比の向上・冷却損失の低減・ポンプ損失の低減により効率を向上する。ガソリンは軽油に比べて着火点が高く、高負荷や高回転では原理的に予混合圧縮着火は困難であることが実用化を妨げていた。SKYACTIV-Xでは、高負荷時には従来のガソリンエンジン同様の火花プラグによる着火を行い、軽負荷時には火花プラグ近傍に生成した膨張火炎球によって周囲の希薄な混合気を圧縮着火することで、従来HCCI運転できなかった領域を補完する火花点火制御圧縮着火を開発したmotorfan20180624}}。

燃費性能としてはSKYACTIV-G比で平均10%改善、低車速の超希薄燃焼領域では20%以上改善し、この領域ではディーゼルエンジンのSKYACTIV-D 1.8を上回る燃料消費率が得られる。車両全体ではマイルドハイブリッドシステムの効果を合わせて新欧州ドライビングサイクルモードで約30%の改善となる。また排出ガス性能についてはスワールコントロールバルブと多段燃料噴射により、希薄燃焼で生じる窒素酸化物の濃度を規制値以下に制御するため、尿素SCR触媒やNOx吸蔵還元触媒は不要である。三元触媒とガソリンパーティキュレートフィルタが装備されるtechreview2019}}。

2017年の発表時に2019年の実用化が予告され、2018年のロサンゼルスオートショーにて2019年から北米で順次発売する予定の新型MAZDA3に搭載されることが発表された。日本では当初の予定から約2カ月遅れて2019年12月5日に発売された。

なお、当初発表時のSKYACTIV-Xには、「高応答エアサプライ」と呼ばれる機械式吸気装置と、発電機を強化してエンジンの補助モーターとしたマイルドハイブリッドシステムが同時に採用されている。

1.1. 高応答エアサプライ
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高応答エアサプライは高圧な空気を短時間にシリンダー内へ送り込むために搭載されており、クランクシャフトからベルト駆動するため、原理的にはルーツ式スーパーチャージャーと同じである。ただし、一般的にスポーツカーなどに搭載されたスーパーチャージャーがエンジンの低回転域でトルクを増やす目的で用いられるのとは異なり、シリンダー内の理想的な燃焼のために空気の量をコントロールすることを目的として搭載されておりdiamond20170907}}、CX-30開発を統括するマツダ商品本部・主査の佐賀尚人は「今は送風機として使っている」と述べている

全負荷域でスワールコントロールバルブを閉じれば強いスワールが発生する一方、充填効率が下がってトルクが出ない。そこで「高応答エアサプライ」により最大200kPaレベルの吸気をかけつつ、排気再循環を大量導入することで反応速度を落とし、ノッキング抑制効果を高めているという

1.2. マイルドハイブリッド
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SKYACTIV-Xでは、エンジンの低回転域での補助を行うことを目的としてマイルドハイブリッドを採用しているdiamond20170907}}。SKYACTIV-Xに採用されたマイルドハイブリッドシステムは、動力伝達系の外側にISGを置く「P0ハイブリッド」と呼ばれるタイプでP0ハイブリッドのモーターは直接駆動力を得るためのモーターではなく、ストロングハイブリッドシステムと異なりモータートルクを感じる発進とはいかないため、「ハイブリッドとしては中途半端」といった評価をする者もいる。AUTOCARの長期テストでは実燃費15.2km/Lを記録している。日本国内仕様はハイオクガソリンとレギュラーガソリン両方に対応させるべく欧州向けに使用されるガソリンは[[高オクタン価ガソリン#ヨーロッパ規格圧縮比を15.0に下げているnikkeiXtech20191206}}。圧縮比の違いによる熱効率の差は公表されていない。

1.3. 価格
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日本国内仕様では2.0L SKYACTIV-G搭載車と比較して約68万円高、1.8L SKYACTIV-D搭載車と比較して約40万高となる価格差がありtoyokeizai20200426}}、SKYACTIV-X搭載車の販売台数は各モデルの5-6%2019年10月から2020年6月までの累計販売台数ベースでCX-30で5%、MAZDA3で6%程度Rに留まっているtoyokeizai20200426}}。燃焼制御のための高応答エアサプライとマイルドハイブリッド、レーシングエンジン並みの燃焼室容積管理が施されている日経xTECH 記者の清水直茂は、SKYACTIV-Xではエンジンの信頼性を高めるため、通常のエンジンでは用いない筒内圧センサーなど高価な部品を追加していることも指摘しているRため生産コストが嵩んでいるとの指摘がある。欧州市場ではCO2ペナルティ対策のためmotorfan20200809}}、SKYACTIV-Gとの差額が1600ユーロ程度に縮まる。このためSKYACTIV-Xモデルが販売台数の40-50%を占めbestcar20200405}}、オランダではほぼ100%選ばれているmotorfan20200809}}。マツダの佐賀主査は日欧での販売比率の違いについて、欧州では燃費規制の違いも含めてSKYACTIV-Xの評価が高い一方で、日本ではSKYACTIV-Xの技術的な部分や運転時の加速感などの感覚が金額に換算しづらく、一般の顧客にわかりづらい点がSKYACTIV-Xが苦戦している理由ではないかとしているmotorfan20200809}}。

1.4. 出力・官能評価
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2 Lの排気量で2.3 L自然吸気ガソリンエンジン並みのトルクを発揮し、エンジン出力は日本仕様で14％向上しているnikkeiXtech20191206}}。SKYACTIV-D1.8搭載のCX-30と比較すると、ゼロスタート加速の力感はSKYACTIV-X搭載のMAZDA3が上回る一方で、80-100 km/hの中間加速はSKYACTIV-Dに及ばないとの意見がある。

AUTOCAR長期テストでは、5000 rpmを超える高回転域でSKYACTIV-Gに比べて余力を発揮するautocar20200725}}一方で、常用回転域である2000-4000回転域ではディーゼルエンジンのような燃焼音を発する。ディーゼルエンジンよりはトルク感が薄く、低回転域から中回転域にかけては競合するガソリンターボエンジンの方が力強さがあると評している。

1.5. 欧州規制
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SKYACTIV-Xの開発理由として、欧州委員会による欧州市場での二酸化炭素排出量規制と、それに付随する燃費規制の導入が挙げられる。2021年からの燃費規制値はNEDCモード95 g/kmをメーカー全体で達成する必要がある。SKYACTIV-XのNEDCモード燃費は約30%向上となるtechreview2019}}。

2. 今後の予定
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SKYACTIV-Xはまだ完成形でなく、改良の余地があると言及されており、マツダの佐賀主査も「これが最終系ではなく、やっと生んだエンジンなので、これから改良を進める」と述べているautocar20200826}}。改良の方向性として、マツダの佐賀主査は「マツダのスタンダードエンジンにしていく」考え方と、「ハイパフォーマンスな方向に改良させる」考え方があると述べているmotorfan20200809}}。

開発スケジュールでは、後継エンジンは2025年頃を目途に既に開発が進められている。次期エンジンは、エンジン内の断熱性を高め、2021年に投入予定の新型ディーゼルエンジンを上回る燃費を狙う。

3. 脚注
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3.1. 注釈
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3.2. 出典
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4. 関連文献
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『[1]』第36巻、マツダ株式会社、2019年、

5. 関連項目
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マツダ
マツダのエンジン型式一覧
ガソリン直噴エンジン
SKYACTIV TECHNOLOGY
マツダ・SKYACTIV-G
マツダ・SKYACTIV-D
マツダ・DISI - 本エンジンの源流とも言える、最初期のマツダの直噴ガソリンエンジン。
リーンバーン

6. 外部サイト
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[2]