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

マツダ技報No.30(2012)Acceleration (G)3rd gear, from 30km/h to full loadSKYACTIV-D 2.2LPrevious Model 2.2L0 1 2 3 4 5 6Time (sec.)1Pre & Main SplitInjection-Improvement NVHTime2Pre & After Injection-Improvement NVH / sootTimeMain Split(Premixed)-Improvement NOx / FCFig.7 Acceleration PerformanceLoad Nm1Pre & After Injection-Improvement NVH / FCTimeSingle Injection-Improvement powerTime7幅な燃費改善と同時にNOx低減を実現した。6.技術コンセプト実現の課題と対応技術6.1未燃成分低減技術低圧縮比化および多量EGRの導入は,エンジンから排出されるNOxを低減させる一方で未燃成分であるHC/COは増加する。更に燃費を改善すると排気ガス温度が低下するため,触媒が活性するまでの期間が長期化する。これら問題を解決するため,後処理システムを前モデルのアンダーフット位置からクローズドカップルド位置へ移動させるとともに,エンジンスタート時にD-AWS(DieselAccelerated Warm-up System)を採用して,触媒の早期活性を可能にする技術を開発した。D-AWS時は,排気ガス温度を上昇させるために吸気を絞り,最大で8段のマルチ噴射を行っている。D-AWS中のNOxはIDEVAで内部EGRを利用して抑制している。D-AWS採用でテールパイプHC/COが20~40%低減でき,触媒の貴金属量を前モデルより低減することができた。Time1Pilot & 2Pre Injection-Improvement CO / EXTTimeEngine speed rpm1Pre Injection-Improvement NVH / FCTime2Pre Injection-Improvement NVH / FCFig.8 Example of Multi-Pilot Injection PatternTimevalve liftBDCTDCBDCCrank angleIDEVA OFFMain EX.LiftIDEVA ONIN.EX.EX.ValveOpenIN.Lift2nd EX.LiftIN.Temperatureat 870 degBSFC (g/kWh)40g/kWhSKYACTIV-D 2.2L2000rpmPrevious Model 2.2LFig.10 Rise of Temperature in Cylinder by IDEVANOx (g/h)20g/hPrevious Model2.2LSKYACTIV-D 2.2LEuro60 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600BMEP (kPa)Fig.9 Fuel Efficiency and NOx Discharge Charactistic5.2低排気エミッションと燃費性能SKYACTIV-Dでは低圧縮比と高過給・高EGRによる燃焼温度低下と空気と燃料のミキシング促進により,煤とNOxの発生を同時に低減できた。また,燃焼開始時期を進角させたことで膨張比が大きくとれ,燃焼期間も前モデルより短縮できた。更に従来モデルより実施してきた多段噴射(4)(5)(6)の更なる最適化を実施した(Fig.8)。これらの効果により,Fig.9に示すように前述のPf低減と合わせて大6.2極冷間の耐始動半失火性能DEの圧縮比は年々低下傾向にあるが,低くなりすぎると高地極冷間のような環境下では必要十分な圧力・温度が確保できない。そのため,耐失火性能を確保する技術が必要となる。SKYACTIV-Dでは以下の技術により着火性能を向上した。①多噴孔ノズルおよびピエゾインジェクタを活用した近接マルチパイロット噴射による可燃混合気増加,②2T/Cを活用した過給能力の向上,③セラミックグロー,④IDEVAによる残留ガス量の増加による筒内温度上昇(Fig.10)。これら着火安定技術により,低セタン燃料を使用して,極低外気かつ高地のような厳しい環境でも始動でき,安定した燃焼ができる。―12―