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マツダがガソリンエンジンで初めて圧縮着火の実用化に成功しました。 これまでガ...

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ID非公開さん

2018/9/1418:12:18

マツダがガソリンエンジンで初めて圧縮着火の実用化に成功しました。
これまでガソリンエンジンで圧縮着火が実用化されなかったのは何故ですか?
ガソリンはディーゼルに比べて発火温度が50℃

しか変わらない為、簡単に実用出来そうなイメージがあるのですが…
エンジンの強度、環境性能、圧縮比などが原因なのでしょうか?

宜しくお願い致します。

補足ならば混合気を圧縮するのでは無く、ディーゼルエンジンの様に空気の圧縮が完了してから燃焼室にガソリンを直噴すればよいのでは…
素朴な疑問です

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ベストアンサーに選ばれた回答

frs********さん

2018/9/1521:48:30

予混合気圧縮着火(以下HCCI)は、物理的な着火手段を持たないため、エンジン低負荷時には失火、高負荷時には混合気が一斉に、急峻に着火してしまうため、ノッキングが発生してしまうという課題がありました。実用化には至りませんでした。しかし、実用化をしないのは勿体無いくらいの恩恵があります。超リーンバーン成層燃焼ですので、効率面、環境面共に素晴らしいポテンシャルを秘めています。

今でも上記の課題は解決したとはいえず、マツダさんは点火プラグを2個エンジン筒内に設けることで、HCCI運転が可能な領域ではHCCIを、そして現状不可能な低負荷、高負荷領域では点火プラグによりHCCIをアシストしながら運転をする、着火起因を持たせたHCCIという枠組みで、SPCCI (Spark Plug Controled Conpression Ignition)という形で実用化まで持ってったという感じですね。

拙い文で申し訳ございません、失礼致しました。

  • frs********さん

    2018/9/1609:47:51

    補足に関しまして、もちろん、燃料を燃やすという観点で考えれば、質問者様の方法で問題御座いませんし、従来のディーゼル機関と変わらない設備で運用出来ます。
    ディーゼル機関は筒内に直接燃料を噴射します。すると、燃料噴射ノズルの周りは燃料の濃い部分が出来上がります。それこそがディーゼル機関の着火起因であり、その燃料の濃い部分から順当に着火が始まります。
    濃い部分が着火する事で、燃焼温度がとても高くなります。燃焼温度が高くなることにより、NOxなどの物質が多量に構成されます。
    燃焼温度を下げる為の方法の1つとして、EGRの導入等が挙げられますが、これでは吸気内の酸素濃度低下→Sootの多量発生 に繋がってしまいます。つまり、NOxとSootはトレードオフの関係にあると言えます。
    従って、この燃焼室内の濃い部分、薄い部分を無くし、なだらかにしよう。というのが、HCCIに繋がるという事になります。

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質問した人からのコメント

2018/9/18 11:28:39

丁寧にお答えして頂いてありがとうございました。

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jom********さん

2018/9/1421:08:03

大きな問題が2つ有って実用化出来ませんでした。

1つは自着火温度が高い為、高温する手段の実現と通常の低温での燃焼への切り替えが困難でした。

手段として高圧縮比18での燃焼と通常低温燃焼を可変圧縮比で切り替えるベンツ方式や、軽油も積んでガソリンHCCI燃焼から軽油ディーゼル燃焼へ切り替える方式なんかを研究していました。

可変圧縮比自体が高額で未完成な技術で、軽油を併用するのは反則技で、リーマンショック後に開発は休止ですね。

今回マツダは高温にする圧縮比は控えめ16とし、排気還流高温化(推測)後に点火プラグによる成層混合気の着火アシストも利用し、高回転時は徐々に吸気を低温化させながら点火部プラグによる通常燃焼へ切り替えて行きます。
高回転時は自着火を使わないので燃費改善効果は少なくなりますね。

2つ目は希薄燃焼なので、吸気量に対し燃料が少ない為、トルク(平均有効圧力)が上げられ無い事です。

高負荷時の高出力を出す為、NAのままだと出力が下がります。
大排気量にするか、ターボ等の過給を使うしか有りません。
高額な高級車向けのエンジンにしか採用できなくなります。

今回のマツダのSPCCIは、
2015年頃までは排気量は多少大き目にし、高出力時は現行SKYエンジン技術の低温酸化反応を使った大幅なリタード点火燃焼でNAエンジンにしたい(推測)としていたと思われます。
この方法だと、排気量が多めなのに出力は少な目になってしまい、高主力時は希薄燃焼から外れるので燃費も現行SKY並みに悪化してしまいます。


その後、NAのHCCIの2017年のCX-5への搭載は諦め(推測)、CX-5はナンチャッテFMCとなりました。
SPCCIはルーツブロアーで機械過給する事を決断し、価格は上がるけれどもパワーとレスポンスと全域低燃費を目指したのです。

NAエンジンを目指したガソリンSKY-GEN2は頓挫し、SPCCIとして投入されます。
高価格帯や、ディーゼルエンジンの代替えには最高となるでしょうが、低価格帯の需要を満たせなくなっており、NAガソリンエンジンのup-gradeによる低価格帯の展開が必要となっています。
https://motor-fan.jp/tech/10000712

war********さん

2018/9/1420:45:14

あれで成功したの?プラグ使ってるし補助駆動モーター使ってるし
あんなプロトタイプまさか売るの?売る気なの?

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d_c********さん

2018/9/1418:57:26

Webで技術解説を読みましたが、明らかなメリットが分からないし何が優れているのかが分からない。
排ガスがキレイとか、燃費が良いとか、パワーがあるという話でも無い。
勝手に言っているメリットは沢山あるかもしれないけど。
ガソリンエンジンは直噴エンジンが実用化されて完成の域に達しているから、わざわざ意味のない圧縮点火を進める必要は無いのでは?と思いますが。
マツダの新技術はスカイアクティブと同様、眉唾ものばかりだから業界では眉をひそめてると思いますよ。
これからはハイブリッドを極めて、電気自動車に移行ですから。

wad********さん

2018/9/1418:29:45

引火温度は低いが 着火(発火)温度は高いです

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