スペック
ディーゼルエンジン車(XD)とガソリンエンジン車(15S)に搭載される各エンジンのスペックを以下の表に示す。いずれも 2022年モデル 2WD(FF) 電子制御6速オートマチック（スカイアクティブ・ドライブ）のデータである。年式、駆動形式、トランスミッションタイプによってタンク容量が異なることに注意。6MT仕様 では220〈22.4〉/1,400-3,200 となり、若干高回転よりの特性になっていると思われる。ディーゼルエンジンの低圧縮比化、ガソリンエンジンの高圧縮比化によってどちらも 14 という値近くになっているのが面白い。最高出力に大きな差は無いが、最大トルクがディーゼルエンジンはガソリンエンジンの約1.8倍、かつその回転数が2000回転前後という低回転数領域であるのが特徴である。
型式 S5-DPTS P5-VPS 種類 水冷直列4気筒DOHC16バルブ 直噴ターボ 水冷直列4気筒DOHC16バルブ 総排気量 / L 1.498 1.496 ボア×ストローク / mm 76.0×82.6 74.5×85.8 圧縮比 14.8 14.0 最高出力 / kW〈PS〉/ rpm 77〈105〉/ 4,000 81〈110〉/ 6,000 最大トルク / N・m〈kgf・m〉/ rpm 250〈25.5〉/ 1,500-2,500 142〈14.5〉/ 3,500 燃料供給装置 電子式（コモンレール） 筒内直接噴射（DI） 使用燃料・タンク容量 / L 軽油・44 無鉛レギュラーガソリン・48 エンジンシステム
マツダ技報よりエンジンシステムの構成図を引用する。SKYACTIV-D のスペックの項目で述べたように 2.2 と異なり、シングルの可変ジオメトリーターボチャージャー(Turbocharger with Varialble Turbine geometry)と高圧(Hith Pressure)と低圧(Low Pressure)を併用した EGR(Exhaust Gas Recirculation) としている。前者は主にコストとスペースの問題の解決のため、後者は LP-EGR では EGR 増量によって NOx を低減した場合においても、過給圧と吸気温度がほとんど変化せず、HP-EGR と比較して充填量が大きくなる分、比熱比を高くすることができ、吸気温度が低く保てるので冷却損失の抑制にも有利であるためとされる。また、LP-EGR システムでは一般に、長い EGR 経路でのガス交換に伴うレスポンスの遅れ、および EGR ガス中の水蒸気が冷却されて生じる凝縮水の問題が懸念されるので高機能化した水冷式インタークーラ一体式の樹脂製インテークマニホールドによってこれらの問題を対策している。これにより 2.2 の別体式の空冷インタークーラシステムと比べてガス経路を大幅に短縮してガス交換のレスポンスを確保している。これもスペースの問題の解決に役立っている。発生した凝縮水はアスピレータ機構によって強制的にエンジン筒内に噴霧状に吸引することで対処している。燃料噴射装置は 1.5 のみソレノイド駆動となっており、これもコストが大きな理由と思われる。ターボチャージャーについては回転センサによってターボチャージャの回転数をセンシングして細やかに燃焼を制御することで従来よりも 12000rpm 以上も回転限界を高めることが可能となったとあり、低中速域を重視しながら高回転側 5200rpm までリニアなトルク特性を実現している。
SKYACTIV-D 1.5 (2015)
DOC: Diesel Oxidation Catalyst
DPF: Diesel Particulate Filter燃費
ディーゼルエンジン車(XD)とガソリンエンジン車(15S)に搭載される各エンジンの燃費(km / L)を以下の表に示す。いずれも 2022年モデル 2WD(FF) 電子制御6速オートマチック（スカイアクティブ・ドライブ）、グレードが Proactive S Package のデータである。駆動形式、トランスミッションタイプ、車両重量等によって各値は変わることに注意。
型式 S5-DPTS P5-VPS WLTCモード 21.6 20.3 市街地モード(WLTC-L) 18.1 16.5 郊外モード(WLTC-M) 21.3 20.4 高速道路モード(WLTC-H) 23.8 22.5 JC08モード 24.2 21.8 車両重量 / kg 1,150 1,090 DPF再生
SKYACTIV-D の項目で述べたように NOx は減らしたものの PM の問題は残るので、捕集した PM を DPF の温度を上げて燃やして除去する DPF再生がある程度 PM が堆積した時点で自動で実行される。自動で DPF再生できないときは DPF表示灯が点灯してユーザーに知らせる。DPF Regeneraion Status の項目に示したように DPF再生が始まってから停車すると、エンジンは停止せず、センターディスプレイの燃費モニターで「i-stopできません DPF内のPM除去を優先しています」と表示される。前者はもはや故障に近い状況だからしようがないにしても、積極的に PM堆積状況をユーザーに知らせるシステムにはなっていない。いわゆる煤問題に対応するには DPF再生状況把握が必要と考え OBD を介して Torque Pro というアプリを用い、DPF再生の記録と観察の項目にある方法で Total Distance、DPF PM Accumulation、DPF PM Generation 等の各値を表示し、記録している。DPF Regeneration Distance の項目で述べたように DPF再生時にはポスト噴射によって燃費が悪化するし、PM が DPF に堆積する速度が速ければこの距離も短くなる。この距離も短くなるということは DPF に煤の溜まり易くなっていることを示すから、この値が大きい方がエンジンの状態としては好ましいと思われる。編者が MAZDA2 を購入した 2022年10月の時点で SKYACTIV-D 2.2 が搭載された 2012年から 11年近く経過していて DPF再生に関する膨大な情報が WWW上にあり、どのようなトリガーで DPF再生が始まるかはほぼ確定しているように思えた。また、SKYACTIV-D 2.2 の DPF再生の条件と過程については参考ページの「Mazda CX-5 2.2 SkyActiv-D - DPF filling fast」の投稿に詳しい。それらを踏まえて、編者の把握した S5-DPTS型エンジンの DPF再生条件をまとめると以下のいずれかである。前提として完全暖気状態である程度以上の車速が必要である。SKYACTIV-D 1.5 では取扱説明書の DPF の項目から判断すると、水温 80℃以上で車速 15km/h 以上と考えている。
- DPF PM Accumulation 又は DPF PM Generation の値が 6g/l を超えること。
- DPF Regeneration Distance の値が 400km を超えること。
- 編者の観察した範囲では、これら以外で DPF再生が始まる場合がある。DPF Differential Pressure の値がトリガーという説がある。
DPF再生が始まると、DPF Regeneraion Status の値が 1 となり、Exhaust gas temp Bank 1 Sensor3 の値が増加し 550～650℃程度となる。過去の記録の最高温度は 699℃だった。高温になると、DPF PM Accumulation と DPF PM Generation の各値が徐々に下がり始め、0 になるまで DPF再生が続く。完全に 0 になる前に DPF再生が終了することもある。DPF再生が終了すると、DPF Regeneraion Status と DPF Regeneration Distance の値が 0 となって、Exhaust gas temp Bank 1 Sensor3 の値が減少していき、DPF Regeneration Count の値が 1 だけ増加する。DPF再生開始時の DPF PM Accumulation と DPF PM Generation の値により、DPF再生終了時の各値は以下のように異なるケースがある。
- 【DPF再生開始時の各値が DPF PM Accumulation < DPF PM Generation の場合】
- DPF Regeneration Distance の値が大きい場合にはこのケースが多いように思う。
- DPF PM Accumulation と DPF PM Generation の各値が 1 以下の 0 よりやや大きい値で DPF再生終了となるケース
- DPF PM Accumulation と DPF PM Generation の各値が 0 になっても DPF再生が暫く続いてから DPF再生終了時に DPF PM Generation の値だけが突然大きくなり、ほぼ 1 となって DPF再生終了となるケース
- 【DPF再生開始時のの各値が DPF PM Accumulation > DPF PM Generation の場合】
- DPF Regeneration Distance の値が小さくなってくるとこのケースが多いように思う。
- DPF PM Accumulation と DPF PM Generation の各値が 1 以下の 0 よりやや大きい値で DPF再生終了となるケース
- DPF再生の終盤で DPF PM Generation の値が 0 になって暫くしてから DPF再生終了時に DPF PM Accumulation の値が 1 以下の 0 よりやや大きい値で DPF再生終了となるケース
- DPF PM Accumulation と DPF PM Generation の各値が 0 になっても DPF再生が暫く続いてから DPF再生終了時に DPF PM Generation の値だけが突然大きくなり、ほぼ 1 となって DPF再生終了となるケース
DPF再生が終了しても、Exhaust gas temp Bank 1 Sensor3 の値が大きい間は DPF PM Accumulation と DPF PM Generation の各値の減少は続く。0 の場合は暫くそのままとなる。
DPF再生中に停車すると、DPF Regeneraion Status の値は 0 となり、Exhaust gas temp Bank 1 Sensor3 の値は減少するが、DPF PM Accumulation と DPF PM Generation の各値も減少し続ける。この場合 DPF再生に掛かる時間が増えるので、できれば避けた方が良いと考える。また、DPF再生中にエンジンを停止すると、次にエンジンを始動しても直ぐには再開しないので、これも避けた方が良いと考える。
参考ページ
S5-DPTS型ディーゼルエンジン
このページでは S5-DPTS型ディーゼルエンジンについて説明する。薄灰色背景となっている箇所は各文献からの引用を示す。