HCCIエンジンとは
HCCIとは、Homogeneous-Charge Compression Ignitionの略で、予混合圧縮着火と訳されます。
手短に言うと、プラグ着火のガソリンエンジンを圧縮着火のディーゼルエンジンのようにして、燃費性能や環境性能を高めよう、という技術です。
様々な実験的試みが行われてきましたが、目指す圧縮着火が実現できる燃焼領域がごく限られているため、市販車のエンジンとしては実現できていません。
しかし、HCCIの考え方をおおむね実現した技術がマツダによって開発され、市販車として販売されることになりました。
それが、2019年に販売開始されたマツダ3に搭載されているスカイアクティブX・SPCCIエンジンです。
HCCIエンジンの仕組み
マツダのSPCCIエンジンのことは脇に置いて、まずはHCCIエンジンの仕組みについて。
ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの最大の違いは、点火プラグの有無です。
ディーゼルエンジンには点火プラグがありません。それは、燃料に着火させる方式がガソリン車とディーゼル車では異なるからです。
ガソリン車では、空気と燃料を混ぜた混合気をシリンダー内に送り込んで、これをピストンで圧縮し、そこにプラグで着火します。その際の圧縮比はあまり高くありません。
一方で、ディーゼル車では、まず空気をシリンダー内に送り込み、これをピストンで圧縮します。この際の圧縮比はガソリンエンジンの2倍ほど。この圧縮した空気に燃料(軽油)を噴射すると、燃料は点火プラグなしに自己着火します(これを圧縮着火と呼ぶ)。
こうしたメカニズムで動力を発生するディーゼルエンジンは、ガソリン車より燃費性能が優れていることが知られていました。
そこで、そういうことなら、ガソリンエンジンもディーゼルエンジンと同じようにシリンダー内の圧縮比を高くすればいいじゃないか、高くして点火プラグなしに自己着火(圧縮着火)させれば、燃費のいいエンジンが出来上がるはずだ、と考えて開発がすすめられたのがHCCIエンジンです。
しかし、ガソリンエンジンで圧縮比を高めると、自己着火はしてもノッキング現象を頻発させることがわかりました。ノッキングはエンジンの大敵で、頻発するとエンジンをぶっ壊してしまいます。
ノッキングなしに圧縮着火し続ける領域はとても狭く、実用レベルのエンジンを作るのは至難の業であり、実際、市販車は出ませんでした。
でも、出ました。
それがマツダ3のスカイアクティブX・SPCCIエンジンです。
SPCCIエンジンでは、点火プラグによる着火と圧縮着火を併用します。どちらがメインというよりも、互いに補い合う関係で、プラグ着火、圧縮着火、プラグ着火、圧縮着火・・・とタイミングを計りながら両方の着火方式をうまく使ってHCCIの理想に近づけています。
世の中がハイブリッド車や電気自動車に傾く中にありながら、さすがロータリーエンジンを開発した会社だと思います。すごいです。
下記の記事も参考になさってください。
ご覧いただきありがとうございました。
