インプレッション

マツダ、次世代ガソリンエンジン「SKYACTIV-X」搭載車(美祢試験場)

次世代車両構造技術「SKYACTIV-Vehicle Architecture」採用

マツダ、次世代ガソリンエンジン「SKYACTIV-X」搭載車(美祢試験場) 次世代ガソリンエンジン「SKYACTIV-X」搭載車
次世代ガソリンエンジン「SKYACTIV-X」搭載車

 内燃機関の燃焼効率を極限まで高めることを目指す「SKYACTIV-X(スカイアクティブ・エックス)」が動き出した。メカニズムの解説は過去のレポート(独自燃焼方式「SPCCI(火花点火制御圧縮着火)」採用の次世代エンジン「SKYACTIV-X」など長期ビジョン説明会)に詳しいが、SKYACTIV-Xはガソリンエンジンでありながら理想的な空燃費比(14.7:1)の2倍以上の希薄燃焼(30.0:1以上)と、ディーゼルエンジンに近い圧縮着火(CI)燃焼を制御する技術を組み合わせることで動力性能と燃費性能をグンと引き上げることを目的とする。

 マツダはこれを「SPCCI/スパークコントロールドコンプレッションイグニッション」という独自の技術で成立させている。空気をたくさん採り入れて圧縮着火燃焼させる点はディーゼルエンジンのメカニズムに近いが、状況に応じてディーゼルエンジンにはないスパークプラグによってシリンダー内への点火を制御因子として圧縮着火燃焼を行なっている点が大きく違う。

 今回このSKYACTIV-Xを搭載したプロトタイプにマツダの美祢試験場で試乗した。プロトタイプは画像で御確認いただけるように外観は現行型のアクセラ スポーツそのもので、このエンジンルームに直列4気筒直噴 2.0リッター DOHCエンジンのSKYACTIV-Xが収まる。空気を大量に採り入れる(=リーンバーン化促進の)ために採用したルーツブロー式のスーパーチャージャーを前方に配置しているほか、補機類がぎっしり詰まったエンジンは全体が厚さ20mmほどの樹脂カバーで全体が覆われていて、さらに高圧縮(16.0:1)による大きめの燃焼音が漏れないよう吸音材で樹脂カバーはしっかり縁取りされている。プロトタイプのエンジンスペックは1997cc、190PS/230Nm。組み合わされるトランスミッションは6速MTと6速ATで、こちらはいずれも現行型に採用されているSKYACTIV-MTとSKYACTIV-DRIVEから変更はない。使用燃料は95RONのレギュラーガソリンを指定する。

 取材の冒頭、マツダ常務執行役員である廣瀬一郎氏(常務執行役員 パワートレイン開発・車両開発・商品企画担当)からマツダブランドのありたい姿と自律自動運転技術を含めた次世代技術の導入プランが示され、同じく常務執行役員である人見光夫氏(常務執行役員・シニア技術開発フェロー 技術研究所・統合制御システム開発担当)からSKYACTIV-Xの概要説明、そして執行役員である松本浩幸氏(車両開発本部長)からはSKYACTIV-Xと同時に発表された次世代車両構造技術「SKYACTIV-Vehicle Architecture(スカイアクティブ・ビークル・アーキテクチャー)」の解説が行なわれた。

マツダ、次世代ガソリンエンジン「SKYACTIV-X」搭載車(美祢試験場) マツダ株式会社 常務執行役員 パワートレイン開発・車両開発・商品企画担当 廣瀬一郎氏
マツダ株式会社 常務執行役員 パワートレイン開発・車両開発・商品企画担当 廣瀬一郎氏
マツダ、次世代ガソリンエンジン「SKYACTIV-X」搭載車(美祢試験場) マツダ株式会社 常務執行役員・シニア技術開発フェロー 技術研究所・統合制御システム開発担当 人見光夫氏
マツダ株式会社 常務執行役員・シニア技術開発フェロー 技術研究所・統合制御システム開発担当 人見光夫氏
マツダ、次世代ガソリンエンジン「SKYACTIV-X」搭載車(美祢試験場) マツダ株式会社 執行役員 車両開発本部長 松本浩幸氏
マツダ株式会社 執行役員 車両開発本部長 松本浩幸氏

 じつは用意されたSKYACTIV-Xのプロトタイプには、松本氏から解説のあったSKYACTIV ビークル・アーキテクチャーという次世代車両構造技術による新しいプラットフォーム(車体の基礎的部分)が採用されている。この新プラットフォームでは、人(ドライバーや同乗者)が本来もっている歩いたり走ったり、イスに座ったり立ち上がったりするという身体の動きを研究し、人のバランス感覚や身体を保持する力を最大限発揮させることで、道路環境が変化してもしなやかで滑らかな乗り心地を実感し、快適で疲れない理想的な車内空間の実現を目指している。言い換えれば、運転中に発生するさまざまな衝撃や前後/横Gに対して、しなやかに身体全体で受け止められるよう作られた次世代にふさわしいプラットフォームだ。よって今回の試乗のポイントは、SKYACTIV-XとSKYACTIV ビークル・アーキテクチャーの2本立てとなる。

次世代ガソリンエンジン「SKYACTIV-X」

マツダ、次世代ガソリンエンジン「SKYACTIV-X」搭載車(美祢試験場) 次世代ガソリンエンジン「SKYACTIV-X」搭載車
次世代ガソリンエンジン「SKYACTIV-X」搭載車

 まずは誰もが注目のSKYACTIV-Xから紹介する。筆者はまず、比較用として用意された火花点火(SI)燃焼のみを行なう直列4気筒直噴 2.0リッター DOHC(PE-VPR型)エンジン搭載車に試乗した。ご存知のようにこの2.0リッターガソリンエンジンは現行アクセラ登場時に日本市場にもラインアップされていたパワーユニットだが、1.5リッターディーゼルターボエンジンが導入された2016年の商品変更時に日本仕様のアクセラから消滅している。よって比較用として用意されたのは現在でも欧州市場向けに存在する左ハンドル仕様だ。

 PE-VPR型エンジン搭載車はアクセルを踏み始めた直後から1500rpmあたりまではわりとモッサリとした回転フィールを持つ。ATではトルクコンバータの助けを借りることができるためアクセル踏み込み量に準じて動き出すものの、MTで1000rpmあたりを保ってクラッチミートするとその後の躍度が一定とならず一時的な不感帯に入ってしまうためドライバーとしては物足りなさを実感。よって自ずとアクセルの踏み込み量が多くなる。一方、2500rpmを超えたあたりからはじんわり盛り上がるトルク特性が顔をみせ、素早い変速と90%に迫る伝達率を誇示するSKYACTIV- DRIVE(6速AT)によって未だに高い人馬一体感を演出する。MTにしても、シフト/セレクト方向ともにガチっと決まるシフトフィールは気持ちがよいし、中回転域(3500rpm以降)からはステアリングやシート、そしてフロア(足下)には適度なバイブレーションを伴いながら高回転域(6500rpm付近)まで力強く加速していく。久しぶりにアクセラの2.0リッターを体感したが、愛車であるNDロードスターにも通ずる気分が高揚するような加速フィールはじつに気持ちがいい。

 その点、SKYACTIV-Xはどうか? 同じく最初はゆったりとした発進加速を試みたのだが、なんだか車両重量が軽くなったかのようにスッと前へと引っ張られる感覚が強い。数値は語ってもらえなかったものの、諸々の情報から推察すると車両重量は比較車両よりもエンジン単体で20~30kg程度重いようだ。前述のとおり、トランスミッションは現行型のトランスミッションながら、ATでは排気量が20%程度上がったかのような静々とした発進加速を、そしてMTでは1速のギヤ比が5%程度ローギヤード(加速方向)に振られたかのように軽やかな発進加速をみせる。非常に凝ったメカニズムをもつSKYACTIV-Xだが、走り出した直後からこうして通常ガソリンエンジン(火花点火燃焼)との違いが体感できるため、市販車に搭載された際には誰もがその恩恵を受けられるはず。

 コースへの連絡路では20~30km/h程度での走行が中心だが、途中90度~180度の転回が必要な場面がある。ただ、そこでは完全停止するわけではなく、2速のままアイドリング付近から再加速するようなシーンだから、ちょうど街中で多用する状況とも重なる。ここでは粘るエンジン特性に好感を抱いた。ギヤ比は比較車両と同一だから各ギヤ比におけるノンスナッチ速度(ノッキング直前の速度)はそう大きく変わらないと推察するものの、スナッチ直前に至るまでの“粘り気”はディーゼルエンジンのそれに近く、そこからの再加速も体感値には20%程度力強く感じられる。その際、振動が増えることもなく何事もなかったかのように振る舞う。実用域での燃焼マナーは美点の一つだ。

 2000~4000rpm付近までの多用する中回転域ではフラットなトルク特性が際立った。AT/MTともに10%程度アクセルを踏み込んだ際の躍度は徹底して滑らかで静粛性が高く(プロトタイプには全車ドアまわりが遮音材で縁取りされていた)、体感するステアリング、シート、フロアなどからのバイブレーションの絶対値も下がっているため、スピードメーターで確認していないと加速力を体感しにくい。一般的にフラットなトルク特性は体感する躍度を低下させる傾向にあるからだ。しかし、SKYACTIV-Xは通常のガソリンエンジンよりも底力があるため、たとえば5%程度の登り勾配路であっても躍度の低下が少ない。この余裕は2.5lのPY-VPR型に近くATではキックダウンが、MTではシフトダウンの必要性をそれぞれ感じることが少なくなるため、より丁寧な運転操作を促す結果につながる。

 4200rpmを過ぎたあたり(状況によって多少の変動あり)から圧縮着火燃焼は行なわれず通常のガソリンエンジンと同じ火花点火燃焼になる。プロトタイプということもあってかMTで確認したこところ、車載のタコメーターでは6000rpmを少し超えたあたりでレブリミッターがゆるやかに作動し始めた。また、火花点火燃焼のベースエンジンから23%以上も高い圧縮比であるため5000rpm付近を超えた際のエンジンノイズを危惧していたが、若干ながら高音域が多く耳に届くに留まり、音量はそれほど大きくなっていない。もっともここは、防音を目的としたカプセル化に近い処理が施されたエンジンルームにはじまり各部の遮音性能を格段に上げていることの手助けも小さくないはずだ。

次世代車両構造技術「SKYACTIV ビークル・アーキテクチャー」採用

マツダ、次世代ガソリンエンジン「SKYACTIV-X」搭載車(美祢試験場) 次世代車両構造技術「SKYACTIV ビークル・アーキテクチャー」も採用した車両になる
次世代車両構造技術「SKYACTIV ビークル・アーキテクチャー」も採用した車両になる

 SKYACTIV ビークル・アーキテクチャーは、クルマと人の理想の状態を突き詰めたプラットフォームだ。人が歩く際、骨盤と上体を逆方向に動かして頭部を安定させながらバランスをとるように、走行する車体(バネ上)の動きを連続的で滑らかにすることを目的に作られた。

具体的には……
1.バネ下(タイヤ)からバネ上に伝わる力の波形を滑らかにする/衝撃を緩和する
2.伝わる力の方向をブレずに単純化/集約して制御しやすくする
3.4輪対角の剛性変動を抑える/4輪対角での遅れをなくす
以上3点に注力しながら……

 A.バネ上と一体で動くシートの開発、B.遅れなく力を伝達するボディの開発、C.バネ下からの入力を滑らかにするシャシーの開発

 これらを新たに行なったのがSKYACTIV ビークル・アーキテクチャーの全容だ。

 Aのシートでは、身体の上半身形状である脊柱S字カーブを維持しながら、骨盤を立てるようにバックレストと座面を形成。さらにバックレストでは路面からの衝撃を受けた際に発生する遅れをなくすため剛性を向上させ、座面とシートレールではそうした衝撃の伝達特性(最終的に身体へと伝わる特性)を改め、変曲点(ここでは力の伝わる曲線上が逆方向へと変化する点)を発生させないガタつかない構造とした。

 Bのボディでは、従来の上下左右方向だけの連続した環状構造から、上下左右に加えて前後方向の骨格をつなぎ、多方向(あらゆる方向)に環状構造に変更。これにより、たとえばフロントダンパーとその対角に位置するダンパー間(例:右前フロントと左リヤのダンパーであれば、その力が伝わる経路の骨格)を多方向に環状構造化した。

 Cのシャシーでは、従来のバネ上へ伝わる力の大きさ(最大値)を低減する考え方から、バネ上へ伝える時間をコントロールして遅れなく滑らかにする考え方へと変更した。たとえば前輪が突起物を踏んだ場合、従来よりも早くタイヤを動かして力全体を滑らか吸収するようなイメージだ。具体的には、①路面から受けた力をサスペンションの支持剛性部分のブレをなくし、②タイヤの上下バネを低減して衝撃を吸収しつつ、③上下の入力を早めに(より早くスムースに)増加するためサスペンションの取り付けアーム角を拡大した。

 また上記のA~Cだけでなく、人が音を感じるメカニズムに対しても従来から行なってきた音の大きさのコントロールに加えて、音の時間変化/音の到来方向を理想的な値になるようにコントロールすることで、静粛性の質を向上させた。

 ではこのSKYACTIV ビークル・アーキテクチャーだが、効果はいかほどなのか? 結論から言えば、タイヤがひと転がりした瞬間から高速走行、ワイディング路で荷重をかけた走行に至るまで、あらゆる場面で従来のSKYACTIV-BODYとは違う体感ポイントを数多く発見することができた。さらにいえば、今回のテストコースにおける試乗に限っていえば10~40km/hまでの低い車速域での違いが明確であると筆者には感じられた。これは試乗がテストコースで路面がとても滑らかであったことが大きな要因。一般道で遭遇する荒れた路面であればその偏差との関係から、速度域が高くなっても大きな変化として体感できたはずだ。

 SKYACTIV ビークル・アーキテクチャーでよかった点は、路面からの入力がとても滑らかであること。専用設計(現在はトーヨータイヤを装着しているが、ブリヂストン/横浜ゴム/ダンロップタイヤなどとも開発中)のタイヤ(215/45R18でSKYACTIV-BODYの車両と同じサイズ)は、前述したようにタイヤの上下バネを低減して衝撃を吸収する。230kPaと比較車両(同サイズで空気圧は240kPa)よりも空気圧は低めだが、サイドウォールを指で押してみるとそれを差し引いたとしても明らかに柔らかい。担当技術者曰く「タイヤのコーナリングパワーは比較車両が履くタイヤと同じですが、トレッド面も専用タイヤはソフトなあたりになるように設計しています」という。

 当たりのソフトな一面は動き出しから20km/h前後で最大値となるように筆者には感じられた。ここでの感覚は、ちょうどバネ上の重いエアサスペンションを装着する大型観光バスがしずしずと走る状況に近い。足だけがスッと動くスカイフックに近い感覚だ。また、コース内には60km/hで通過する突起物が約5mの間隔をあけて2箇所用意されていたが、ここでの衝撃吸収力も高かった。しかし、こうした滑らかさ手に入れたことで、同時に失ったものも発見した。それは路面からのインフォメーションだ。分かりやすく比較車両との違いで表現すると、比較車両ではタイヤで踏んだ突起物の「高さや硬さ」をステアリングやフロアの振動、そして音で判断することができるのだが、専用設計のタイヤを履いたSKYACTIV ビークル・アーキテクチャーでは、その高さや硬さがボンヤリとにじんでしまう。また振動にしても絶対値は低くなり、とても快適で同乗者からも喜ばれる特性へと変化しているものの、ステアリングに対する振動特性に柔らかいゴムを挟んだようなラバーフィールが残るため、路面のμを感じ取りにくくなった。例えばこれがコーナリングする際のアプローチであったとすると、ドライバーは路面の状況がよい(≑μが高い)と判断し、減速が足りなくなってしまうのではないかと危惧してしまう。開発された技術者の方々には失礼ながら、こうして高まった快適性はドライバーから安全な運転操作に対する必要な恐怖心を少なからず削いでしまったのではないか。

 同様の傾向はコースに設けられたダブルレーンチェンジ路でも感じられた。ここではタイヤだけに起因する症状ではなく、前述した②伝わる力の方向をブレずに単純化することと、③4輪対角の剛性変動を抑えることに対して、路面との接触点であるタイヤ、さらにはそれを受けたバネ下→バネ上への入力連携が関係しているものと思われる。比較車両とSKYACTIV ビークル・アーキテクチャー搭載車両のいずれでも初速70km/hで進入し、毎回、同一のステアリング操作速度と操舵角(≑同一ヨーレート)になるよう極力務めた。計測機器を搭載したわけでもないし、筆者の操作誤差も相当含まれているものの、両車で3回行なったダブルレーンチェンジテストでは、いずれもSKYACTIV ビークル・アーキテクチャー搭載車両のほうが上屋の動きが速く、そして若干ながら大きく感じられる。このことは、比較車両の前後バランスに対してSKYACTIV ビークル・アーキテクチャー搭載車両の前サスペンションの動きがより速く、そして後サスペンションがグッと踏ん張る(突っ張る)力がより強く、それが要因の一つとなってドライバーには上屋の動きだけが速く大きく感じられるのではないかと推察した。対角で遅れのないSKYACTIV ビークル・アーキテクチャーが目指すボディワークは理想的ながら、それに見合った荷重変化とステアリング操作がドライバーに求められているようで、このあたりはもう少し走り込んでから筆者の結論を出してみたいと思う。

 SKYACTIV ビークル・アーキテクチャーの驚きは前/ストラット、後/トーションビームというサスペンション形式にもあった。現行のアクセラはご存知のように前/ストラット、後/マルチリンクを採用する。じつはこの取材で驚いたのは後サスペンションの形式だった。筆者の理解でいえば、タイヤの接地面変化だけでなく路面からの入力に対するいなし方にしてもマルチリンク方式が優位だと考えていたからだ。

「じつはトーションビーム方式は力のかかる方向が集約しやすいことから、求める性能を引き出しやすいという特性があります。SKYACTIV ビークル・アーキテクチャーでは、サスペンションのタイヤ取り付け部分の剛性を格段に上げる一方で、タイヤ左右間の鋼材を薄く仕上げることで力のかかる向きと速度を我々の理想通りにコントロールしています」(マツダ技術者)。さらに「新規開発したトーションビーム方式は、SKYACTIV ビークル・アーキテクチャーのボディとタイヤとの組み合わせで最大の効果を発揮するように設計しています」という。つまりこのことは、SKYACTIV ビークル・アーキテクチャー搭載車が市販された暁にはタイヤは指定(銘柄ではなく特性)となることを示唆している。

 今回は、テストコースでの限られた試乗であったがSKYACTIV-XとSKYACTIV ビークル・アーキテクチャーのそれぞれの魅力、そしてそれが組み合わされた次世代技術の搭載車としてマツダが将来目指すクルマのあり方の片鱗を理解することができた。細かいところをいえば、SKYACTIV-Xでは緩やかなアクセルワークで圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の変化を超える際に軽いショック(ノッキング)が発生したり、SKYACTIV ビークル・アーキテクチャーではシート以外のHMIに関しては新しい提案がなかったりと気になる点があるものの、ガソリンエンジンにおける圧縮着火燃焼を世界で初めて実用化したことの意義は大きく、HMIは2020年をメドに開発が進む自律自動運転技術である「MAZDA CO-PILOT CONCEPT」を心待ちたいと思う。

西村直人:NAC

1972年東京生まれ。交通コメンテーター。得意分野はパーソナルモビリティだが、広い視野をもつためWRカーやF1、さらには2輪界のF1であるMotoGPマシンの試乗をこなしつつ、4&2輪の草レースにも参戦。また、大型トラックやバス、トレーラーの公道試乗も行うほか、ハイブリッド路線バスやハイブリッド電車など、物流や環境に関する取材を多数担当。国土交通省「スマートウェイ検討委員会」、警察庁「UTMS懇談会」に出席。AJAJ(日本自動車ジャーナリスト協会)理事、日本カー・オブ・ザ・イヤー選考委員。(財)全日本交通安全協会 東京二輪車安全運転推進委員会 指導員。著書に「2020年、人工知能は車を運転するのか 〜自動運転の現在・過去・未来〜」(インプレス)などがある。