環境技術

水素自動車

より地球にやさしく、クルマも人も地球もワクワクし続ける社会を創造する水素ロータリーエンジン


より地球にやさしく、クルマも人も地球もワクワクし続ける社会を創造する水素ロータリーエンジン

水素ロータリーエンジン

水素ロータリーエンジンは、マツダ独自のロータリーエンジンをベースに、燃料に水素を使えるようにすることで、CO2排出量ゼロの優れた環境性能を持たせた独自のエンジンです。
水素使用に伴うエンジンの変更がわずかなため、比較的低コストで水素エネルギー車を実現できます。また、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でのドライブでも、高い利便性を発揮します。

水素ロータリーエンジン

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。

RENESIS水素ロータリーエンジン概要図
RENESIS水素ロータリーエンジン概要図

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技術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ア(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。

技術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。

技術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。主に低負荷域では希薄燃焼を、高負荷域はEGRと三元触媒を用いています。三元触媒はベース車用のもの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。

技術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から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。

水素ロータリーエンジン車


プレマシー ハイドロジェンREハイブリッド/
プレマシーハイドロジェンREレンジエクステンダーEV
ハイブリッドシステムの採用により、性能と実用性を大幅に向上した水素RE車

「プレマシー ハイドロジェンREハイブリッド」では、前モデル「マツダ RX-8 ハイドロジェンRE」の特長であるデュアルフューエルシステムを継承しながら、新たにハイブリッドシステムを採用することで性能と実用性を大幅に向上しました。2009年に日本国内の官公庁や企業向けのリース販売を開始しました。

ハイブリッドシステムの採用により、性能と実用性を大幅に向上した水素RE車

プレマシーハイドロジェンREハイブリッド レイアウトイメージ
プレマシーハイドロジェンREハイブリッド レイアウトイメージ

“Zoom-Zoom”な心躍るパワーフィールを実現、進化した水素REパワーユニット

RX-8 ハイドロジェンREに比べ駆動ユニットの出力を約40%高め、加速性能の大幅な向上を図るとともに、燃費効率の改善を行いました。心臓部である水素ロータリーエンジンは、従来の縦置きから横置きへ変更。同時に給排気抵抗の軽減や燃焼改善を行い、幅広い領域での高出力を可能にしています。
水素の燃焼エネルギーを高効率に電気エネルギーに変換し、モーターを駆動するハイブリッドシステムは、高いエネルギー効率と優れたレスポンスを実現。低燃費でありながらダイレクト感のある力強い走りを可能にし、水素使用時の航続距離は200kmを達成しました。また、水素でもガソリンでも走行できるデュアルフューエルシステムの採用や、5名の乗車定員を確保した上での荷室容量の拡大により、利便性も兼ね備えています。

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「プレマシーハイドロジェンREレンジエクステンダーEV」は、「プレマシーハイドロジェンREハイブリッド」をベースとして、プラグイン化及び高電圧バッテリーの大容量化、エンジン正味熱効率の改善を行った、ガソリンを使わない、究極のゼロエミッションビークルです。

「プレマシーハイドロジェンREレンジエクステンダーEV」は、「プレマシーハイドロジェンREハイブリッド」をベースとして、プラグイン化及び高電圧バッテリーの大容量化、エンジン正味熱効率の改善を行った、ガソリンを使わない、究極のゼロエミッションビークルです。

RX-8 ハイドロジェンRE
走る楽しさと環境性能を両立させた究極のエコカー

パッケージング

パッケージングは、ベース車と同じく大人4人の居住空間を確保し、水素タンクを荷室に搭載しました。水素タンクは、国内の水素ステーションの標準的な圧力である35Mpaに対応したタイプを荷室内に2本搭載しています。水素充填口は、燃料電池車に広く使われるものと同タイプのレセプタクルを採用し、ベース車のガソリン給油口と左右対称の位置に設けました。

パッケージング

RX-8ハイドロジェンREはマツダが世界ではじめて実用化に成功した水素ロータリーエンジン車です。内燃機関ならではのトルク感、加速感、エキゾースト音などを損なうことなく、CO2の排出量はゼロ、NOxもほとんど発生しない「究極のエコカー」で、水素使用時の航続距離は100kmを実現しました。2006年に日本国内の官公庁や企業向けのリース販売を開始し、2008年にはノルウェーの水素道路プロジェクト“HyNor”へも参画しています。

車両レイアウト図
車両レイアウト図