｜ マツダは内燃機関に対して強い執着を持っている ｜
この数年、マツダは関連する特許をいくつか出願することに
ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの「いいとこ取り」を目指し、マツダが世界で初めて実用化した「SPCCI（火花点火制御圧縮着火）」技術。
この画期的なメカニズムを搭載したエンジンが「SKYACTIV-X」ですが、市場での評判や導入ペースは必ずしもメーカーの期待通りには進んでいないというのが一般的な見方です。
しかしマツダはこの夢の内燃機関を諦めたわけではなく、新たに発見された一対の特許情報から「スパークプラグを増やすことで圧縮着火の精度と効率を劇的に引き上げようとする」マツダの情熱的なアプローチが明らかに。
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この記事の要約
- マツダの独自技術「SPCCI（火花点火制御圧縮着火）」をさらに効率化するため、燃焼室に2つのスパークプラグを配置する新たな特許が出願される
- 対向して配置されたツインプラグにより、初期点火のスピードと均一性を高め、大量のEGR（排ガス再循環）を導入した超稀薄燃焼（リーンバーン）状態でも安定した圧縮着火を実現する
- 複雑さとコストの課題は残るものの、次世代スポーツカーへの搭載や内燃機関の延命に向け、マツダが圧縮着火技術の開発を精力的に継続していることが示されている
マツダの「圧縮着火エンジン」と新特許の概要
マツダの「SKYACTIV-X」は、スパークプラグによる点火で少量の混合気を燃焼・膨張させ、その圧力と熱で残りのメイン混合気をディーゼルエンジンのように圧縮着火させる独自のシステムです。
今回話題となっている特許はこの着火プロセスを強化するために「燃焼室内に2つのスパークプラグ（ツインプラグ）を設置する」という解決策を提示しており、目的はシンプルで「必要に応じたパワーを損なうことなく、排出ガスの削減と燃費性能向上をこれまで以上に高いレベルで両立させること」。
ツインプラグ技術の仕組みとスペック上のメリット
なぜスパークプラグを1本追加するだけでエンジンの効率が大幅に高まるのか？
その理由は、化学的な限界と燃焼スピードにあり、エンジンは燃費を稼ぐために燃料の割合を極限まで減らした「稀薄燃焼（リーンバーン）」を行うと燃焼温度が高くなりすぎてピストンなどを痛めるリスクが生じます。
これを防ぐため現代のエンジンは「EGR（排ガス再循環）」を用いて酸素濃度を下げるのですが、酸素が少ない状態では火が付きにくくなるという課題が発生してしまうわけですね。
ツインプラグ採用による主な変化と利点
- 燃焼初期の高速化・均一化: 燃焼室の対向する位置に2本のプラグを配置することで第1段階の点火をわずか数千分の一秒単位で素早く、かつ均一に行う
- 圧縮着火のコントロール性向上: 初期燃焼が均一化されることでメインの混合気全体へのプレッシャーが均一にかかり、綺麗に圧縮自着火を起こせる
- EGR率の引き上げ: 火つきが良くなることでより大量のEGRを導入した超稀薄燃焼が可能になり、有害物質の排出抑制と燃費向上に貢献する
なお、ツインプラグ自体は航空機用エンジンやアルファロメオの「ツインスパーク」、ホンダの初期ハイブリッド車などで実績のある手法ですが、圧縮着火のトリガーとして最適化して用いる点にマツダ独自の狙いがあります。
従来型（シングルプラグ）と新特許（ツインプラグ）の構造比較
これまでの「SKYACTIV-X」と、今回の特許で判明した「ツインプラグ版圧縮着火エンジン」の違いを整理してみると・・・。
| 比較項目 | 従来型 SKYACTIV-X（シングルプラグ） | 新特許案（ツインプラグ構成） |
| プラグ配置 | 燃焼室片側に1本配置 | 燃焼室の対向する位置に2本配置 |
| 火花点火の伝口 | 片側から広がるため着火にわずかなタイムラグ | 両側から同時に点火し、高速＆均一に火種を形成 |
| 超稀薄燃焼の安定性 | 高負荷・限界領域での点火に制御上の壁 | 大量EGR下でも確実かつ迅速に着火可能 |
| 期待される効果 | 燃費とレスポンスのバランス（現行水準） | エミッション（排出ガス）のさらなる低減と燃費向上 |
ロードスターや内燃機関の未来への影響
この技術が量産化されるかどうかはまだ確定していませんが、今回の特許はマツダが圧縮着火技術を単なる一過性の試みで終わらせるつもりがないことを如実に示しすもの（さらには同様の特許もこの数年の間に出願されており、マツダの本気度がうかがえる）。
自動車業界全体が電動化へと急舵を切るなかでも、マツダは内燃機関の理論的限界に挑み続けているということが明らかになっていて、今回のツインプラグ化のような燃焼効率のブラッシュアップは「厳しい環境規制をクリアしながら、将来のロードスターのようなピュアスポーツモデルにガソリンエンジンを残し続けるための強力な武器」となり得ます。
構造が複雑になりコスト面での課題は依然として存在するものの、エンジニアリングの情熱によって内燃機関の寿命がさらに延びる可能性を感じさせてくれるというのが今回の特許でもあり、ここからの行方、そして実用化に期待したいところでもありますね。
結論
マツダが新たに出願したツインプラグ構造の特許は、「SKYACTIV-X」が持つ潜在能力を極限まで引き出すための次なる一手ともいえるもの。
スパークプラグを2本化することで点火と圧縮着火のプロセスをより高速かつ精密にコントロールし、環境性能を格段に高めるというのが今回の特許の骨子ではありますが、マツダが誇る「夢の圧縮着火エンジン」の進化には注目したいと思います。
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参照：CARBUZZ
