前編で「スカイアクティブX」エンジンの燃焼の基本を押さえた。後編では革新的な技術と部品を順に筆者の独断で解説したい。あまりに多くて紹介しきれないので、特に感動したものを厳選した。スカイXは、まさに革新技術の「宝石箱」である。
まずは直噴インジェクター。ガソリンエンジンでは世界で初めて燃料噴射圧が100MPaに達した。超高燃圧なのでニードルの吸引力を高めるために、2段ソレノイドの構成とした。
燃焼室のほぼ中央に設置し、10噴孔で気筒内に燃料を噴射する。インジェクターはマレリ(さいたま市)製で、すばらしい技術だ。
燃焼形態は「EGRストイキSPCCI」と「リーンSPCCI」で、噴射圧として30M~60MPaで多孔噴射する注1)。ノッキング(異常燃焼)しやすい領域では、最大70MPaで噴射するという。インジェクターの能力は最大100MPaだが、高圧ポンプの駆動損を大きくしたくないために噴射圧を抑えているようだ。
点火プラグは2つの吸気弁の間に設置してあり、カットモデルを見ると電極がかなり引っ込んでいる気がした。狙いは分からないが、プレイグニッション(早期着火)防止か、点火による「膨張火炎球」をあまり大きくしたくないためか。
2つのSPCCIモードでは燃焼の前半、通常のエンジンと同じように火花点火で等方的に火炎伝播(でんぱ)している。マツダの技術者によると、火炎伝播は発熱量割合で30~50%くらいまで。後半は火炎伝播による「膨張火炎球」で未然領域を早く自着火させているという。実際に公表文献の熱発生率のグラフを見ると、従来の火炎伝播の割合は40%前後のようだ。
燃焼のうち圧縮着火は半分強で、あとは一般的な火花点火というわけである。「膨張火炎球」の大きさを最適化するために、点火プラグの突き出し量や燃焼室形状を工夫しているのかもしれない。