ブックタイトルマツダ技報　2012 No.30

概要

マツダ技報　2012 No.30

No.30(2012)マツダ技報6.燃費改善ベース技術Fig.9 Investigation of Welding Torch Accessibility5.3排出ガス浄化性能課題(始動時エミッションの改善)4-2-1排気系は,4-1排気系に対して排気管が長いため,特に冷間始動時の排気ガス温度が低下する。そのため,触媒浄化率低下に起因する排出ガス規制への適合性能低下あるいは,排ガス浄化触媒に使用する貴金属量の増大が課題であった。この課題を解決するにあたっては,点火プラグ周囲に徹底した強い成層混合気を作ることで,始動直後の大幅な点火時期の遅延により,キャタリスト前の排ガス温度を高め,触媒の早期暖機を図ることとした。最適化したピストンのキャビティ形状と噴霧の組み合わせによって,プラグ周囲に空燃比8程度の濃い混合気を形成することができた。その結果,燃焼安定性を悪化させることなく,従来エンジン比10degCA以上の点火時期遅延が可能となった。また,高燃圧(4MPa)始動と組み合わせることでクランキング中の燃料の微粒化促進,壁面付着低減効果を得て,Fig.10に示すように,始動直後に,300℃以上の排気ガス温度上昇と,80%以上のHC低減を実現することができた(1)。これらに加え,熱容量の小さい超薄壁担体や低温活性触媒の採用により,従来機種よりも貴金属量を低減した上で,EU最新規制のEuro6や最も厳しい規制である北米のPZEVなどの排出ガス規制に適合させることができた。SKYACTIV-Gのコモンアーキテクチャとして,下記の燃費改善技術を織り込んでおり,上記の取り組みとの組み合わせにより,目標とする燃費15%向上を実現した。6.1機械抵抗摺動・回転部位の接触面積・接触荷重・摩擦係数の最小化,ポンプ類の流動仕事の最小化という観点で,抵抗低減に取り組んだ。採用した主要技術は,ローラフォロワ型の動弁系機構,細軸クランクシャフト,新型ウォーターポンプ,可変油圧ポンプ,などである。また,単一部品の抵抗低減の視点のみならず,システム視点での抵抗低減に取り組んだ。たとえば,ボアの真円度を高め,ピストンの姿勢安定化を図り低張力ピストンリングを採用することで機械抵抗低減とオイル消費率の大幅改善を図った。チェーン張力低減は,ガイドレバーの剛性の最適化を図り,チェーンの挙動を安定化させたことで採用可能となった。その他,クランクシャフト主軸受ボルト締付制御によるメタルクリアランス安定化など,トータルで30%の機械抵抗を改善した(1)。6.2ポンプ損失ポンプ損失改善手段としては,対費用効果と高圧縮比化エンジンにおける実有効圧縮比の制御性確保という観点から,吸気弁遅閉じ化とワイドオーバラップ化の実現で内部EGR増大による改善を図り,外部EGRなどの追加デバイスは採用しなかった。ワイドオーバラップ化により,10%の外部EGRを導入したベースエンジンを上回る,16%の内部EGR導入を可能にし,燃焼安定性を悪化させることなく,20%のポンプ損失改善を図った(1)。7.まとめ理想の内燃機関実現をビジョンとして掲げ,徹底したメカニズム解明に基づいてエンジンの基本性能を磨き,技術課題に正面から取り組んできた。燃費と出力を高次元に両立,進化させたSKYACTIV-Gを車両開発部門他,関連部門との部門を超えたOne Mazdaでの協働によってCX-5に搭載し,世界のお客様に新しい価値を提供することができた。Fig.10 Feed Gas HC and Exhaust Gas Temperature at ColdStart (1)―7―