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テクノロジー

マツダがHCCIエンジン搭載車を2018年度末に販売、世界初の量産化 59

ストーリー by hylom
ついに実用化? 部門より

マツダが開発中の「予混合圧縮着火(HCCI)」エンジン搭載車を2018年度末に販売するという(日経新聞)。このエンジンにより、ガソリン車で「リッター30キロ」の低燃費を実現できるとされている。

マツダがHCCIエンジンを開発しているという話は以前にも出ていたが、明確に発売時期を示したのは初めて(The PAGE)。

HCCIはガソリンをディーゼルエンジンのように自己着火させるという技術で、低温でガソリンが燃焼するため窒素酸化物(NOx)の発生量が少なく、熱効率も高いのが特徴。

この議論は賞味期限が切れたので、アーカイブ化されています。 新たにコメントを付けることはできません。
  • by Anonymous Coward on 2017年01月10日 18時22分 (#3141620)

    今ならシリーズ・ハイブリッドにしてしまえば大して困らんのかもね。

    • by Anonymous Coward

      記事 [nikkei.com]に「同社の新型エンジンも加速時などは点火プラグを補助的に使うとみられる」とある。

    • by Anonymous Coward

      バッテリーをスーパーキャパシタにすれば大出力を得られるんだけどなあ
      ロータリーで直接タイヤ回すのは絶対やめたほうがいいと思う

      • by Anonymous Coward

        キャパシタは二次電池と違って一定の電圧を維持してくれないから、単体で使うと昇圧が必要で電源回路が大掛かりになるんだよ
        モータの主電源ではなくて、加速や充電の補助としてターボを積むようにキャパシタを挟む方が良いと思う

      • by Anonymous Coward

        ここ数年のルマン見る限り車載サイズではリチウム電池に対する
        スーパーキャパシタの出力密度の優位なんてものはもはや存在しない

    • by Anonymous Coward

      そうなのですが、マツダは現時点でEV量産車の技術を持ってないので、2018年発売だとさすがに間に合わないでしょう。
      初めは高速巡行時のみHCCI動作、それ以外はプラグ点火ってところじゃないですかね。

      • by Anonymous Coward

        同意。最初はそのまま普通のエンジン車として使うと思います。

        しかし、将来的にはこの技術やその他高効率エンジン技術と交換条件でハイブリッドを手に入れるのでは…というか既に○ヨタなのか。(昔、SKYACTIVについて調べた時にそんな印象を持ちました。他社とHV、PHV、EVで張り合うには企業的に体力不足が否めませんので、良い選択だなぁと。)

        加速時のモーターアシストを多めにしてHCCIのスイートスポットで運転させるようにすれば(いっそ動力から切り離し…もはや発電機だね)、ハイブリッド用のエンジンとして見ると結構魅力的かと思います。

        更にエンジンを小型化するためロータリー化。高効率HCCIロータリー発電機。○ヨタにロータリーが載る時代がくるのか。面白そうだ…(勝手に想像)。

        • > (いっそ動力から切り離し…もはや発電機だね)、

          ディーゼルエレクトリックのガソリン版ですね。
          ポルシェ博士の夢再び。

          親コメント
        • by Anonymous Coward

          そのためには、シリーズハイブリッド、つまりEVの技術が必要です。
          トヨタもEV量産車の技術は弱い(唯一MIRAIがあるぐらい)ので、2018年時点ではトヨタから提供してもらうことはできないでしょう。
          周回遅れを挽回するために、やっと昨年末にEV開発の社内ベンチャーを立ち上げてるぐらいですから。

          • by Anonymous Coward

            #3141861の者だけど、そうなんですね。(本格派EVまでいっちゃうとエンジン要らんしね…)

            そうそう…HCCIを動力と切り離して発電機として使うなら、排気量の小っちゃい普通のエンジンでいいかなと思って、自己レスしに来たんですよ。直接駆動としても使うからこそのHCCIなのだと。

            • by Anonymous Coward

              プリウスやアクアはEVモードあるしあと一歩のところには来てるんじゃない?
              最後の一歩はなんでもいつも大股なんだけど。

              • プリウスのEVモードってあくまで一時的なものですよね。つまり
                こういうことも出来ますよっていうだけでそれを常用するような造りにはなってません。
                バッテリも少ないですし、そもそもEV走行をメインにするならあのような
                エンジンもモーターもどちらの出力も利用する複雑な機構は不要ですし。

                シリーズハイブリッドなんてEVの電池の一部をエンジン積んでるようなもの
                車そのものはEV。最初からモーター動力のみで設計されたEVや新型NOTEのような
                シリーズハイブリッドと、プリウスのようなパラレルハイブリッドとは
                天地の差というかまったく別物と考えたほうがいいですよ。

                親コメント
              • by Anonymous Coward

                プリウスPHVからガソリンエンジン引っこ抜いてバッテリー大容量にしたらEV車の完成じゃね?
                「天地の差」というほどの違いある?

              • エンジンが主力であくまでエンジンが苦手な領域をモーターが担当するってのがプリウスなどのHVだけど、

                PHVってHVと同じ機構だけどモーターだけで動く領域を増やし、そのためのバッテリーも大きくしたもの。
                バッテリーの比重が高くなってるため、できるだけバッテリーが空な状態にならないよう
                外部からバッテリーを充電できるようにしたのでPluginという言葉が頭についた。

                プリウスはHVもPHVもエンジンとモーターという二つのパワーリソースを合成させる機構と
                それを制御するシステムがある。逆にそういう二つの力を上手に組み合わせて
                効率や乗り心地をできるだけ落とさないようにするために何かと複雑になってるのが欠点。

                EVはそういう複雑な機構は不要だが、じゃあ十分な出力を得るためのモーターや
                それを支えるバッテリーを始めとする電源回路が必要で、逆に自動車メーカーが
                長年積み重ねてきたエンジンのノウハウがまったく通用しない。

                プリウスPHVからガソリンエンジン引っこ抜いてバッテリー大容量にしたらEV車の完成じゃね?

                それでEV車はできるけど、言うなれば鉄腕DASHのソーラーカーと同じレベルのもので
                売り物になるようなもンじゃないだろうね。

                親コメント
              • みんなで TOKIO になれば幸せ、まで読んだ
                親コメント
  • by Anonymous Coward on 2017年01月10日 18時40分 (#3141630)

    と思ったら、予混合気をリーンにすることで燃焼速度を下げ、ノッキングが起こることを防いでいるそうで。ふーん。

    じゃあ一時ブームだったリーンバーンエンジン [wikipedia.org]が結局ぽしゃった理由
      - 燃焼後の排気ガスに酸素がたっぷり残っているんで、普通のガソリンエンジン向けの三元触媒 [wikipedia.org]
    ではNOx浄化が働かず、排気浄化にコストがかかるため割に合わない -
    というのはどう解決したんだろう。

    • by Anonymous Coward on 2017年01月10日 20時57分 (#3141734)

      HCCIは着火が燃焼室全体でほぼ同時に起きるために、燃焼が火花点火や拡散燃焼のディーゼルと比べてとんでもなく短い時間で終わります。
      なので、どうも燃焼の中間生成物によりNOxが生成される前に燃焼自体が終わってしまうっぽいと、10年ほど前に聞いたことがあります。
      私の知識はそこで止まってるので、今は別の説があるのかもしれませんがご容赦を。
      基本的にHCCIではNOxもHCもCOも、後処理のことはほぼ気にしなくていい程度にほとんど出ないのが売りの一つです。

      ただし運転可能な領域(エンジン回転数と負荷両方)が非常に狭いのが問題だったのですが、今回何をしたのかを書いてほしかったです。

      親コメント
      • 勝手な推測ですが、
        日産のe-Noteみたいに、エンジンは発電専用とすれば、全く問題ない。
        やるのかな? マツダに電気自動車のノウハウがあったか?

        親コメント
        • by Anonymous Coward

          ロータリーエンジンのレンジエクステンダー積んでたデミオEVとか?

      • by Anonymous Coward

        > ただし運転可能な領域(エンジン回転数と負荷両方)が非常に狭いのが問題だったのですが、今回何をしたのかを書いてほしかったです。

        点かない領域ではあきらめて潔く火花とばす方式らしいですよ、日経の記事によると。

    • by Anonymous Coward

      まて、日経しか報じてないんだ。
      まだ慌てるような時間じゃない。

      • by Anonymous Coward

        #3141630 [srad.jp]の文章を読んで、何か慌てている雰囲気を感じたなら、
        医者に診てもらうことをお勧めする。

        • by Anonymous Coward
          そりゃ元記事に「低温でガソリンが燃焼するため窒素酸化物(NOx)の発生量が少なく」って書いてあるのに、一番に心配するのはNOx浄化なあたり、これが慌てずに何慌ててんだってところだろ。
          • by Anonymous Coward on 2017年01月10日 19時12分 (#3141649)

            リーンバーンエンジンだって低温燃焼になるからエンジンから出るNOxの排出量自体は少ないんだよ。
            でも「少ない」だけで「出ない」ではない。排出規制に引っかかるほどには出る。

            そしてそれを規制をクリアするまでに浄化するのに非常にコストがかかったから、世の中から消えていったという話だ。

            親コメント
            • by Anonymous Coward
              GDIエンジンが失敗したのはNOx浄化じゃなくって本当にただのエンジンの完成度と耐久性の問題だろ…
              • by Anonymous Coward

                GDIはリーンバーンといっていいのかどうかw それならディーゼルエンジンはみなリーンバーンだ。

                とにかくGDI方式じゃないリーンバーンエンジンもあったがそれらもみんな消えた。
                それらが消えた理由はNOxの清浄化で躓いたため。

              • by Anonymous Coward

                リーンでもNOxは浄化出来ますよ、トラップで。
                ディーゼルの浄化もトラップです。

              • by Anonymous Coward

                いや、そんで結局実際は規制をクリアできてなかったから、検査をごまかしていたというのがVW事件でしょうがw

                まあ正直にやろうとするとコストがかかる&燃費や性能が落ちる、でメリットが打ち消されてしまう→やる意味ない、
                というのが消えていった理由よ。

              • by Anonymous Coward

                マツダのディーゼルはNOx浄化装置無いらしいけどな…

              • by Anonymous Coward

                まあその代わり燃費が犠牲になってる。
                燃費の悪いディーゼルなんて売れないから、他はあえてその領域に手を出さなかっただけのこと。

        • by Anonymous Coward

          日経のトバシかもしれないのに、技術的な話を憶測だけで進めてるのが「慌てている」ように見えないなら
          医者に診てもらうことをお勧めするよ。

          • by Anonymous Coward

            「どう解決したんだろう」と疑問をあげているだけなのに、それを「技術的な話を憶測だけで進めてる」
            ように読めるなら、医者に診てもらうことをお勧めするよ。

          • by Anonymous Coward

            マツダがHCCIを開発してて、実用化間近なのは
            車好きにとっては常識なので、そこで日経の飛ばし記事なんて言う方がどうにかしてます。

            • by Anonymous Coward

              ストーリーにあるThe PAGEのリンク [thepage.jp]は、
              ローターリーエンジンとHCCIを組み合わせると良いという記事だが、
              まさか今回の「新エンジン」もローターリーなのか。

              もしそうだとしたら、マツダ、相変わらずチャレンジャーだなw

              • by Anonymous Coward

                普通に考えて、今年から来年にかけて予想されてるアテンザのモデルチェンジで投入では?

                http://carbikenews.xyz/atenza [carbikenews.xyz]

                2015年の東京モーターショーでロータリースポーツの後継コンセプトが展示されてましたけど、
                あれがここ1,2年で出るなんて予想している人は少ないですよ。

              • by Anonymous Coward

                あのコンセプトカー大人気だけど、とても公道を走れるデザインじゃないから。
                フロントサスペンションのストローク、ほぼゼロだから。
                仮に市販されるとしてもだいぶかけ離れたデザインになるでしょうね。

        • by Anonymous Coward

          単なる定型句だよ。
          ネットスラング。

    • by Anonymous Coward

      今でもある程度のリーンバーンはどこでもやってるんじゃないかい(wiki内の「現在のガソリンエンジンにおいても…」)。どこでもやってるから当たり前すぎて売り文句として廃れたのでは。

      だから、ぽしゃった訳ではなく、排気ガス規制により希薄さに限界がでてきたのでその範囲内でやってるとか。

      排ガス規制とにらめっこしながら、薄くできるところまで薄くしているんでしょう。吸気バルブのタイミングずらして実効的な圧縮比を減らしたり、EGRを使ったり、更にはEGRを冷却して、とにかく燃焼時の温度をある程度低くすることでNOx減らして、今でも希薄さ下限を少しでも広げようとしてるんじゃないかい。

      • by Anonymous Coward

        その「現在のガソリンエンジンにおいても…」の後半の

        リーンバーンエンジンと呼ばれているエンジンは、20:1近くまで空燃比を上げて燃焼することで、
        ポンピングロスの減少を図っているものを指す。

        という文は見なかったことにしてるの?

  • by Anonymous Coward on 2017年01月10日 19時55分 (#3141681)

    熱エンジンについて、「効率を上げると出力が下がる」ことが証明される
    https://science.srad.jp/story/16/11/02/049217/ [science.srad.jp]

    どう判断すればいいのやら

    • by Anonymous Coward on 2017年01月10日 23時51分 (#3141835)

      その話は…言うなれば、理想と現実のギャップのようなものです。理想に近づけるためにはゆっくり(準静的に)動かさなければならないので出力が下がり、出力を出すために速く動かすと理想からずれて効率が下がるという感じです。

      カルノーサイクルに近いスターリングサイクルの場合、等温過程があるのでゆっくり動かさないと一定の温度を保てないし、冷却時に奪った熱を加熱に再利用するための熱交換器の抵抗があるので、熱伝導率が高く粘性の低いヘリウムガス(水素ガスの方が良いけど取り扱いに問題がある)を使用したりしますが、速く動かせば効率は落ちていきます。(なので体積当たりの出力が低く、自動車には使いにくい。ガソリン機関は高熱源側の温度を高く(一瞬だけ千数百度から2千数百度に←外燃機関では高価)することで高体積効率を実現しています。)

      もっと一般的な例として、吸気抵抗(圧力がシリンダ側<クランク側になり引っ張らないといけない)や排気抵抗(圧力がシリンダ側>クランク側になり押さないといけない)はゆっくり動かした方が抵抗は減ります(理論サイクルに近づく)。例えばシリンダー当りのバルブを増やすと吸排気面積が増えて抵抗が減るのでより高回転まで回るようになります。

      別の例では、オットーサイクルでは定積加熱過程がありますが、人の目から見て燃焼が一瞬であっても実際には有限時間であって、その間ピストンは動きます。速ければ速いほど定積燃焼から離れてしまいます。(オットーサイクルの場合断熱過程があるので、遅すぎても圧縮膨張過程で冷却損失がありますが…。)

      「効率を上げると出力が下がる」というのは、だいたいそんなー感じーだと思います。(ギャグマンガ○和のアニメOPを思い出すなぁ…)

      …で、HCCIは高圧縮比(ディーゼル並みに圧縮する~圧縮時の温度が700℃程度?で、通常の倍くらいかと…)なので効率は良さそうです。しかしNOxを減らすため燃焼温度を上がり過ぎない(1200℃から1700℃程度?通常より300℃から500℃くらい低いかと…)ようにしているようですが、それは効率を下げます。しかし、燃焼が(たとえ燃焼速度は遅くても)多点ではじまることで(バルク燃焼と言うらしいけど、微小なノッキングが多数発生する感じなのかな?)燃焼時間が短くなる(?これは憶測度高な個人的意見です)のだと思います(さっきの定積加熱の例から、燃焼が短い→理想的→効率良)。また、点火に使う電力が要らない…微妙だなぁ。(数十W程度かな。巡航時でも1%未満の影響程度か…小さなことからコツコツと…)

      どうやら燃焼前の温度(圧縮比とかEGRの量や冷却で調整かな)と燃焼時の温度(燃料の量とEGRの量で調整かな)がある範囲内に入っていないといけないようですね。特に燃焼前の温度範囲が狭くて難しそうです。高すぎると早期点火、低いと点火しないようです。(少し調べてみた感想は、排気再循環と希薄燃焼の集大成って感じですね。)

      親コメント
      • by Anonymous Coward on 2017年01月11日 6時50分 (#3141908)

        低サイクル時の高効率も、レシプロエンジン式ならピストンリング・バルブに相当する部位の、シーリング性能に制限されます。
        現実には、仮定される様な完全なシーリングの熱機関はなく、あまりに動作が遅いと許容できない量の作動ガス漏れが起こり、効率が低下します。
        対処としては、船舶用低速ディーゼル機関の様に、気筒数を減らし(航空機用レシプロエンジンよりは出力当たりは気筒数が少ない)、巨大排気量化して、排気量当たりの作動ガス漏洩の影響を少なくするのです。
        これには伝熱ロスを減らすメリット(スターリング機関を除く)も、指摘の通り抵抗の低下による効率向上もあります。
        但し自動車用エンジンでは、多くの国で排気量で加算される税金が増え、燃費以外の固定費が増大します。
        多くの国では、船舶や航空機では出力や基数なら兎も角も排気量で税金は変わりませんが、自動車ではトヨタの三元触媒に敗れ去ったホンダのCVCCにも、マツダの「予混合圧縮着火(HCCI)」エンジン搭載車にも、等しくのし掛かった・のし掛かる問題です。(この点ディーゼル車を優遇している国は多い)

        親コメント
      • by Anonymous Coward

        HCCIの高効率ってのは、圧縮比が高いからってのもあるけど、一番効いてるのは(リーンバーンなので)
        低負荷時にポンピングロスを減らせるってとこよ。

    • by Anonymous Coward

      出力は明言されてないから成り立つのでは?

    • by Anonymous Coward

      出力を求められない領域でHCCI燃焼をするんでしょう。
      例えば、時速80km/h前後での定速巡航とか。

      要件として低い燃焼温度が要求されているので
      加速時など、回転数が高まって、燃焼温度が上がる領域では
      そもそもHCCI燃焼は行えないので、件の法則とは矛盾しないでしょう。

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身近な人の偉大さは半減する -- あるアレゲ人

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