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環境技術

水素ロータリーエンジン

インントロダクション
水素REの特徴

水素ロータリーエンジン
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マツダの独自技術が可能にするクリーンでZoom-Zoomな走り

より地球に優しく、クルマも、人も、地球も、みんながワクワクし続けられる持続可能(サステイナブル)な社会を実現させる手段のひとつとして、マツダはRENESIS水素ロータリーエンジンの開発に取り組んでいます。この水素エンジンは、マツダの固有技術であるロータリーエンジンの特性を活かしたもので、CO2排出量ゼロの優れた環境性能を持つとともに、内燃機関特有の自然な走りを同時に実現。
しかも、水素使用時でもガソリンの場合と同様の使いやすさと信頼性が確保でき、さらに水素使用に伴うエンジンや車両の変更がわずかなため、低コストで水素エネルギー車の実現が可能になります。加えて、水素とガソリンを搭載したデュアルフューエルシステムによってガソリンでも走行できるため、長距離移動や水素燃料の供給施設がない地域へのトリップなどに、高い利便性を発揮します。

RENESIS水素ロータリーエンジン採用技術

RENESIS水素ロータリーエンジンは、電子制御ガスインジェクター方式直噴を採用しています。これは、サイドポートから空気を吸入し、ローターハウジングの頂上に設けた電子制御ガスインジェクターで水素を吸気室内に直接噴射する方式です。水素燃焼におけるロータリーエンジンの優位性を最大限に発揮する下記の技術により可能になりました。

水素ロータリーエンジン
  1. 1.水素燃焼に適したREの特徴 ─バックファイアの抑制─

水素内燃機関の実用化においては、水素を吸入する工程で高温部に触れることにより着火するいわゆるバックファイヤ(過早着火)現象の回避が課題となります。レシプロエンジンでは吸気、圧縮、膨張(燃焼)、排気をシリンダー内の同じ場所で行うため、燃焼時の熱により点火プラグや排気バルブが高温になり、吸気行程中でバックファイアが起きやすくなります。
一方、REは構造的に吸排気バルブを持たず、低温の吸気室と高温の燃焼室が分かれているため、良好な燃焼が実現可能であり、 バックファイアの回避が容易となります。
さらにREはレシプロエンジンに比べて混合気の流動が強く、かつ1行程あたりの時間が長いため、水素と空気の十分なミキシングが可能です。

  1. 2.直接噴射と予混合の併用

水素走行での高出力化を狙って、ローターハウジング上方に電子制御式水素ガスインジェクターを設置し、直接噴射方式(直噴)としました。REは構造上、インジェクターのレイアウト自由度が高く、直噴の採用に適しています。
さらに、予混合用のガスインジェクターを吸気管部に設け、走行状況に応じて直噴、予混合を併用可能として、最適な水素燃焼を実現しました。
なお、ガソリン走行時はベースエンジンと同じガソリンインジェクターから燃料が供給されます。

  1. 3.希薄燃焼とEGRの採用

NOx低減のため、希薄燃焼とEGRを採用しました。主に低負荷域は希薄燃焼により、高負荷域はEGRと三元触媒によりNOxを低減しました。三元触媒はベース車のガソリン用をそのまま使用しています。
希薄燃焼とEGRの最適な使い分けにより、出力とエミッション性能の高次元での両立を実現しました。NOx排出量は平成17年基準レベルに対し約90%低減しました。

  1. 4.デュアルフューエルシステム

水素燃料が切れたときには、ガソリン燃料に自動的に切替えを行います。また、運転者が手動で燃料を水素→ガソリンに切替えることを可能にし、お客さまの利便性を損なわないようにしました。