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内燃機関超基礎講座

BMW が2024年に特許を取得した新しいエンジン技術「BMW M Ignite technology」が、市販車へ導入される。この新しいガソリンエンジン用プレチャンバー点火システムは、2026年半ばからBMW M2、BMW M3、BMW M4に搭載される直列6気筒エンジンに採用される予定だ。

プレチャンバー燃焼とは何か?

BMW M Igniteの開発用エンジンベンチ。新燃焼技術は直列6気筒Mエンジン向けに開発された。

通常のガソリンエンジンでは、点火プラグ周辺から火炎が広がり、燃焼室全体へ燃焼が伝播していく。

しかし高過給・高圧縮化が進むと、

  • ノッキング発生
  • 燃焼ムラ
  • 希薄燃焼の不安定化
  • 排出ガス悪化
    といった問題が発生しやすくなる。そこで使われるのがプレチャンバー燃焼だ。

燃焼室の上部に小さな副燃焼室(プレチャンバー)を設け、まずここで濃い混合気を燃焼。その火炎を高速ジェットとして主燃焼室へ噴射することで、急速かつ均一な燃焼を実現する。

F1ハイブリッド時代を支えた「秘密兵器」

外観上は従来のBMW M直6と大きく変わらないが、燃焼室内部にはプレチャンバー機構が組み込まれている。

プレチャンバー燃焼が一躍注目を集めたのは、2014年以降のF1ハイブリッド時代だった。

当時のF1では、

  • 1.6L V6ターボ
  • 燃料流量制限
  • 熱効率向上
  • 超高過給化
    という厳しい条件のもと、各メーカーは極限の燃焼効率を競っていた。そのなかで先行したのが、Mercedes-AMG 系パワーユニットだったとされる。

鍵になった技術のひとつが、プレチャンバーによる「TJI(Turbulent Jet Ignition)」系燃焼技術である。

副燃焼室から噴射される高速火炎ジェットによって、極めて薄い混合気でも安定燃焼が可能となり、熱効率向上へ大きく貢献した。

F1では現在、熱効率50%超とも言われる領域へ達しているが、その背景にはこうした燃焼技術の進化がある。

なぜBMWは今これを量産化するのか

低~中回転域:ダブルイグニッション

混合気が気筒内に噴射されピストンが上死点に近づいたところで、まず主燃焼室側の通常のスパークプラグが、プレチャンバー側より先に点火する。
その後、プレチャンバー点火
開口部を通じてプレチャンバー内へ導かれた混合気にも点火
点火ジェットは、ピストン上方の主燃焼室内にある混合気を、複数箇所で同時に点火する。その結果、燃焼速度は大幅に向上する

高回転域:プレチャンバー点火

開口部を通じてプレチャンバー内へ導かれた混合気にも点火が行なわれ
その結果生じた火炎は、音速近い速度でプレチャンバー外へ噴出する。
点火ジェットは、ピストン上方の主燃焼室内にある混合気を、複数箇所で同時に点火する。
その結果、燃焼速度は大幅に向上する。同時に、異常燃焼、いわゆる「ノッキング」の発生も効果的に抑制される。また、この技術には排気ガス温度を低下させる効果もある。

今回BMWがプレチャンバー燃焼を導入する背景には、Euro 7規制への対応があるとみられる。

Euro 7では単純なCO₂削減だけではなく、

  • 実走行時排出ガス
  • 冷間始動時排出
  • 高負荷領域の排出
  • 長期間性能維持

まで厳しく求められる。

高性能ターボエンジンにとっては、従来以上に「燃焼の安定化」が重要になっている。
プレチャンバー燃焼は、

  • 燃焼速度向上
  • ノッキング抑制
  • 希薄燃焼安定化
  • 排気温度制御

など多くのメリットを持つ。

プレチャンバー点火を上方から見る

プレチャンバー点火に加え、新たな技術要素として、圧縮比の向上や可変タービンジオメトリー(VTG)ターボチャージャーも採用される。

つまりBMW M Igniteは、単なるパワーアップ技術ではなく、「高性能ICEをEuro 7時代へ適応させるための燃焼技術」と言える。

BMWは“直6”を終わらせない

BMWはEV専用プラットフォーム「Neue Klasse」を推進する一方で、Mモデルでは依然として内燃機関を重要視している。

特に直列6気筒は、BMWにとって単なるエンジン形式ではない。

  • スムーズな回転感
  • 独特のサウンド
  • 前後重量配分
  • Mブランドの象徴性

を含めた“ブランド資産”そのものだ。

今回のM Igniteは、そうしたBMWの姿勢を象徴する技術とも言える。

EV時代において、内燃機関は終わりに向かっているようにも見える。しかしBMW M Igniteが示しているのは、その逆だ。F1が極限効率のために磨き上げた燃焼技術は今、“最後の高性能ガソリンエンジン世代”を支える技術として量産車へ降りてきている。EVシフトが進む現在においても、内燃機関の進化はまだ終わっていない。

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