孤雲野鶴

ダブルクランクシャフト、ダブルコネクティングロッド ジーゼルエンジン。
（画像下は、このエンジンを搭載したモーターバイク）

このエンジンを開発したのは、NEANDER MOTORSというドイツのメーカーで、ジーゼルエンジンや、エアコンプレッサーを製造している。

4ストローク内燃機関に、このようなアイデア、解釈があるのかと、驚いた作品（！）である（ただし、このアイデアは珍しいものではないらしい）。

1つのピストンに2本のコンロッドを用いたのは、振動の軽減である。

ジーゼルエンジンは、燃料の安さ、燃費の良さ、効率の高さから非常に優れたエンジンであることは周知の事実である。
しかし、振動の多さが弱点である。

その問題点を克服するために、多気筒化や構造（シリンダー等）の強化（等々）を計らなくてはならない。その結果、エンジン自体の重量が増加する。

NEANDER MOTORS社は、その問題をダブルクランクシャフト、ダブルコネクティングロッドというデザインで解決した。

ピストンは、2本のコンロッドでクランクシャフトと固定されているため、基本的に首振りがない。
そのため、振動が少なく、シリンダーとのフリクションロスも小さいという。

振動が少ないため、エンジン自体を軽くできる。そのため、単気筒や2気筒の船外機や、モーターバイク用としても使用できる、高性能なジーゼルエンジンを実用化できた。

また、クランクシャフトが2本あるために、農業用、軍事用としては、片方のクランクから動力を取り出せるというメリットもあるということである。

画像は、このエンジンを使用した、世界初のターボジーゼルモーターバイクである。

インタークーラー付ターボチャージャー、コモンレール式燃料噴射装置付、最新テクノロジーで設計された、タペット自動調整式 DOHC 4バルブ、ジーゼルエンジンが搭載されている。

低速から力強いジーゼルエンジンの特性に加え、最新技術によるエンジンは、彼らが、トルクトラベルと呼ぶ、パワフルなアクセラレーションによる、圧倒的なトルク感を味わえるのは間違いない。

このモーターバイクのデザインやディテールについて、ここであげつらうつもりは、まったく無い。
1つの理念の下に、製品化したことを評価したいし、文化の懐の深さを思う。
玩具のような国産やイタリア産の小賢しいバイクではなく、こんなものに乗りたいと、思ってしまう。

日本の代理店が無いようだから、国内の保安基準を調べ、メーカにて補器類を付けてもらい輸入。自分で型式認定を取り、初期車検を通す。陸運局の代官様に、何度も足を運び、事前によく相談することがコツ。ただし売ってくれるかの確認が先。

エネルギー政策は、国の根幹をなす。
電力は社会の血液のようなものであり、安定供給が第一である。

安定供給とは、

1.電圧、周波数が常に一定している。
2.瞬間停電、停電がない。
3.安価。
4.誰もが利用したい時に、利用したい場所で速やかに利用できる。

というような事だと思う。
日本は優れた電力供給国だった。安定供給が産業を下支えし、快適な国民生活を保障してきた。

国家の責務としての「電力の安定供給」は、憲法が保障している経済的自由権、精神的自由権のベースとなるもので、主権国家として果たさなければならない。

平成14年「エネルギー政策基本法」が公布され、平成22年には、経済産業省より「エネルギー基本計画」が公表されている。

ここには、「環境に配慮し、国民生活の安定向上、国民経済の維持及び発展に欠くことのできないものであって、長期的、総合的かつ計画的に推進し、地域及び我国、及び世界の経済社会の持続的な発展に貢献することを目的にする」と書かれている。

「電力の安定供給」がエネルギー政策の目的である。
また、発電に関しては、方式においてメリット、デメリットがあり、国家戦略と表裏をなす。

自然エネルギーの推進には注意が必要である。
買取り単価の吊り上げを許し、財政圧迫による増税や、電気料金の値上げに直結する。
「再生可能エネルギー特措法案」には、太陽光発電だけが、買い取り価格の上限が設定されていない。
メガソーラーを進めるソフトバンクの収益は、国民が負担する電気料金値上げ分から還付されることになる。

脱原発が目的ではなく、「エネルギー政策基本法」にあるように、「国民生活の安定向上、並びに国民経済の維持及び発展」を目的に考え、現実的な解決方法を考えていくべきだと思う。

マツダの次世代車両技術が注目されている。
「SKYACTIV（スカイアクティブ）」という。
この技術を採用した初の車両である「デミオ」が2011/6/30発売された。
承知のように、新エンジンを搭載したデミオは、ハイブリッドシステムを搭載せず、10-15モード燃費30km/Lを実現した。
これは、ホンダの「フィットハイブリッド」と同値である。

「SKYACTIV」は、次の要素技術からなる。
(1)世界一の高圧縮比14.0を実現した、次世代高効率直噴ガソリンエンジン「SKYACTIV-G」。
(2)世界一の低圧縮比14.0を実現した、次世代クリーンディーゼルエンジン「SKYACTIV-D」。
(3)次世代高効率自動変速機「SKYACTIV-Drive」
(4)軽快なシフトフィールと大幅な軽量・小型化を実現した、次世代手動変速機「SKYACTIV-MT」。
(5)高い剛性と、最高レベルの衝突安全性を実現した、次世代軽量高剛性ボディ「SKYACTIV-Body」。
(6)正確なハンドリングと快適な乗り心地を高次元でバランスさせた、次世代高性能軽量シャシー「SKYACTIV-Chassis」。

「SKYACTIV-G」は、効率を徹底的に高めたガソリンエンジン。
効率を阻害するエンジンの主な損失は、以下の4項目。

■排気損失
まだ利用できる熱量を排気ガスとして捨ててしまう。

■冷却損失
燃焼ガスが、シリンダー壁面などによって冷却され、エネルギーを失う。

■機械抵抗損失
エンジン内部の摩擦による損失。

■ポンプ損失
空気の吸入や排気の抵抗による損失。

「SKYACTIV-G」は、これらの損失を出来るだけ小かくして効率を高め、燃費とパワーを高めようというものである。

以下は、マツダの具体的な対策。

■驚異の高圧縮比14
排気損失の低減には、圧縮比を上げるのが有効な手段である。

混合気に点火後、燃焼ガスは膨張し、ピストンを押し下げる
ピストンを押し下げると、燃焼室の圧力が下る。同時に温度も下がる。
圧縮比を上げると、燃焼ガスがより低圧・低温になるまでピストンを押す。それだけ取り出せるエネルギーは大きくなる。
つまり、捨てるエネルギー（排気損失）が少なくなる。
よって、同じ量の燃料から、より大きなパワーを出せる。
パワーを同じにすれば、燃料は少なくて済む。
（従来のエンジンでは、圧縮比10～12程度が普通）

しかし、高圧縮比にした場合、ノッキング（ガソリンの異常燃焼）によりトルクが落ちる。
ノッキングの発生メカニズムは、圧縮時の温度上昇である。
温度上昇の原因は、シリンダー内に残っている残留ガス。
解決策としては、できるだけ残留ガスを追い出すこと。

残留ガスを効果的に除く手段として採用したのが、昔からのレーシングエンジンに採用されてきた「タコ足」と呼ばれる、4-2-1タイプの長いエギゾーストシステムだった。
これにより、シリンダー内に残留ガスは、8％から4％に半減した。残留ガスが減れば、シリンダー内の温度が下がる。
結果として、圧縮比を従来より3ほど高くすることができた。
圧縮比が3高くなると、燃費は8～9％向上する。
しかも、排気ガスの吸い出し効果を高めたことで吸気効率が上がり、実用域でのトルクが向上した。

燃焼時間の短縮も効果的で、そのためにシリンダー内の空気流動を強化し、マルチホールインジェクターによる噴霧特性改善や、噴射圧力の強化によって、均一で流動が強い混合気を生成。
また、ガソリン直噴による吸気冷却効果を促進するために、噴霧パターンを改良。ピストンを耐ノック性が高い形状に変更している。

■冷却損失対策
冷却損失については、ピストン上面のキャビティにより、着火初期の火炎がピストンに接触して冷えることを防ぎ、損失を減少させている。
またシリンダーのボア（口径）を現行2Lエンジンの87.5mmから83.5mmに縮小。これによって燃焼ガスと接触する燃焼室壁面の面積が減り、温度低下を防いで熱効率を高めている。

■機械抵抗損失対策
機械抵抗損失面では、往復回転系パーツを軽量化して摩擦を低減すると共に、エンジンのレスポンスを高めた。具体的にはピストンとピストンピンを20％、コンロッドを15％軽量化。
ピストンリング張力37％低減、クランクシャフトメインジャーナルの径を6％、幅を8％低減。バルブ駆動にローラーフィンガーフォロワー採用で、動弁系摩擦力を50％低減。
トータルで従来型エンジンに比べ、機械抵抗損失を約20％低減している。

■オイル潤滑系の損失対策
オイルの潤滑システム自体も見直され、オイルの通路を短く、出入り口の形状も工夫することによりオイルを圧送する際の抵抗を3割近く低減させている。
これによって、オイルポンプの容量を、約1割小さくできただけでなく、負荷やエンジン回転数に応じて吐出圧を2段階に制御する可変機構を搭載し（電子制御式可変油圧小型オイルポンプ採用）、駆動損失の削減に成功している。

■ポンプ損失対策
ポンピングロスを減らすため、電動の連続可変バルブタイミング機構を吸気側に採用し、ミラーサイクルを採用。

ミラーサイクルとは、ピストンが下死点を過ぎて吸気バルブが閉じるという、遅閉じという方法によってシリンダーの容積以下の混合気（直噴の場合は空気）しか吸い込まず、燃焼後は容積一杯（下死点）まで膨張させることから燃料のもつエネルギーをより無駄なく取り出す方法。

低負荷時にはミラーサイクル状態で作動させるため、圧縮比は14を下回るが、高負荷時にはバルブを早く閉じ、ミラーサイクルを抜けることで14の高圧縮を実現している。
高圧縮エンジンだからこそミラーサイクルが効果的となる。

■その他
1.アイドリングストップ機構「i-stop」の搭載。

2.低ころがり摩擦タイヤの採用。

3.減速時に発電させ、エネルギー回生を行なう充電制御といった補機類による効率化。

4.スパークプラグも従来より細いサイズを採用することで、ヘッド回りの冷却性を確保しやすいものとする。

5.空気抵抗の低減。
デミオ13-SKYACTIVのCd値は0.29。この値は、コンパクトカーとしては、実に秀逸。

空力に関しての開発者の興味深いコメント。

空力は燃費のためじゃなく、“伸び感”の向上を狙った、という。
高速道路を利用して、インターチェンジから本線に合流する時のことをイメージしてほしい。加速車線でアクセルを踏んで加速していくと、最初は強い加速感が感じられるが徐々に弱まり、実際の車速の上昇も鈍ってくる。これは速度が上昇するほどに空気抵抗が増していくのも大きな原因。

「パワーのあるクルマなら強引に加速していくこともできるが、燃費性能も重視したコンパクトカーでは難しい。でも加速の伸び感は、クルマを運転している中で非常に気持ちのいい感覚なんですね。それを実現すべく空力を追求したんです」

アンダーフロアを樹脂製のパネルで覆ってフラットボトム化を図り、タイヤの前にはディフレクター（ストレーキ）と呼ぶ整流板、リヤゲートにはスポイラーも装備。
高級なドイツ車ではなく、100万円台前半の国産コンパクトでの話である。

6.非ハイブリッドの意味。
デミオの10-15モード燃費（30km/L）は、ホンダの「フィットハイブリッド」と同値である。
しかし、内容において決定的な違いがある。

フィットハイブリッドは、バッテリーやモーターの重量でデミオより100Kg程度重い。
これが加速、運動性能に、どれだけネガティブな影響を与えるか、ここで述べるまでもないだろう。
また、高価なバッテリーは、車両価格に跳ね返る。マツダがハイブリッドではなく、従来技術にこだわった理由の１つが理解できよう。

7.高圧縮比エンジンの意味。
エコ運転が奨励されている。
加速ポンプを作動させないよう、アクセルペダルを、そーっと踏み込む。
せいぜい、踏みしろの1/4程度だろう。

デミオは、その必要がない。
加速が必要なときには、ガッと踏み込んでいいという。
燃費が悪くならないのだ。
エンジニアは、踏みしろの7/8程度までだったらOKという（！！）。
高圧縮の効率の良さを始めとし、空力、タイヤ、標準軽量アルミホイール等々、エンジニアの技術の結晶。

まだやれる事がある。
ハイブリッドではなく、従来からの技術の延長でのこの成果に、人は驚き、評価した。
しかも、エコなだけの鈍重な小型車ではなく、運転の楽しさを、けしてないがしろにしない。

マツダのクルマ作りへの誇りと、深いこだわりを見た。
（新型デミオの全てを紹介したわけではありません。記事中の間違いは指摘して下さい）

参考資料：Response