En un moment en què pràcticament tota la indústria sembla decidida a limitar el motor de combustió interna als llibres d'història, Mazda va... a contracor! Amb molt de gust.
No és la primera vegada que Mazda ho fa, i l'última vegada que va ser correcte. Tornarà a passar el mateix? Els japonesos ho creuen.
La decisió de seguir apostant pels motors de combustió es va anunciar l'any passat, a través de la nova generació de motors SKYACTIV-X. I vam tenir l'oportunitat de viure aquest nou motor SKYACTIV-X, en directe i en color, abans de la seva arribada oficial al mercat el 2019.
Per això visiteu Reason Automotive cada dia, no?
Prepara't! L'article serà llarg i tècnic. Si arribes al final tindreu una compensació...
Motor de combustió? I els elèctrics?
El futur és elèctric, i els funcionaris de Mazda també estan d'acord amb aquesta afirmació. Però no estan d'acord amb les prediccions que donen al motor de combustió "mort"... ahir!
La paraula clau aquí és "futur". Fins que el cotxe 100% elèctric sigui la nova "normalitat", la transició a la mobilitat elèctrica a tot el món trigarà dècades. A més, també haurà de créixer la producció d'electricitat a partir de fonts renovables, perquè la promesa de zero emissions dels cotxes elèctrics no sigui una farsa.
Mentrestant, dependrà del "vell" motor de combustió interna ser un dels principals motors de reducció d'emissions de CO2 a curt i mitjà termini: seguirà sent el tipus de motor més comú durant les properes dècades. I per això hem de seguir millorant-lo. Mazda ha assumit com a missió extreure la màxima eficiència possible del motor de combustió per aconseguir reduir les emissions.
"Compromesos amb el principi de la solució adequada en el moment adequat", tal com diu Mazda, impulsa la marca en una recerca constant de la millor solució, no la que es veu millor en el paper, sinó la que funciona en el món real. . És en aquest context on sorgeix el SKYACTIV-X, el seu innovador i fins i tot revolucionari motor de combustió interna.
Per què revolucionari?
Simplement perquè el SKYACTIV-X és el primer motor de gasolina capaç d'encesa per compressió, igual que els motors dièsel... bé, gairebé com els motors dièsel, però estem fora.
L'encesa per compressió, és a dir, la barreja aire/combustible significa instantàniament, sense bugia, quan es comprimeix pel pistó, en els motors de gasolina ha estat un dels "sant grial" que persegueixen els enginyers. Això es deu al fet que l'encesa per compressió és més desitjable: és molt més ràpid, crema instantàniament tot el combustible de la cambra de combustió, la qual cosa us permet fer més feina amb la mateixa quantitat d'energia, el que resulta en més eficiència.
La combustió més ràpida també permet una barreja d'aire/combustible més magra a la cambra de combustió, és a dir, una quantitat d'aire molt superior a la del combustible. Els avantatges són fàcils d'entendre: la combustió es produeix a temperatures més baixes, donant lloc a menys NOx (òxids de nitrogen) i hi ha menys energia malgastada durant l'escalfament del motor.
Els problemes
Però l'encesa per compressió a la gasolina no és fàcil, no és que altres constructors no l'hagin provat en les últimes dècades, però cap ha trobat una solució viable que es pogués comercialitzar.La càrrega d'encesa per compressió homogènia (HCCI), el concepte subjacent de l'encesa per compressió, fins ara només s'ha aconseguit a baixes velocitats del motor i a baixa càrrega, per la qual cosa, per raons pràctiques, l'encesa per guspira (bugia) encara és necessària per a règims i càrregues elevades. . L'altre gran problema és controlar quan es produeix l'encesa per compressió.
El repte és, doncs, poder fer la transició entre els dos tipus d'encesa d'una manera harmònica, fet que va obligar a Mazda a millorar i controlar els diferents factors que permeten l'encesa per compressió de gasolina i mescla magra.
La solució
El moment "eureka" o és el moment en què hi va haver una espurna? ba dum tss… — que va permetre resoldre aquests problemes, va passar quan els enginyers de Mazda van desafiar la idea convencional que la combustió per compressió no requereix bugies: “si la transició entre diferents modes de combustió és difícil, és, en primer lloc, realment necessitem fer aquesta transició?" Aquí es troba la base del sistema SPCCI: encès per compressió controlat per SPark.
En altres paraules, fins i tot per a la combustió per compressió, Mazda utilitza bugies, que permeten una transició suau entre la combustió per compressió i la combustió per espurna. Però si feu servir una bugia, encara es pot dir combustió per compressió?
És clar! Això es deu al fet que la bugia serveix, sobretot, com a mecanisme de control quan es produeix la combustió per compressió. En altres paraules, la bellesa de SPCCI és que utilitza la metodologia de combustió d'un motor dièsel amb la metodologia de cronometratge d'un motor de gasolina amb bugia. Podem picar de mans? Podem!
L'objectiu
El motor es va dissenyar de manera que es creïn les condicions necessàries de temperatura i pressió a la cambra de combustió, fins al punt que la barreja aire/combustible — molt magra, 37:1, unes 2,5 vegades més que en un motor de gasolina convencional. — Mantingueu-vos al punt de l'encesa al punt mort superior. Però és l'espurna de la bugia la que inicia el procés.
Això significa una mescla petita i més rica d'aire/combustible (29:1), injectada en una etapa posterior, que dóna lloc a una bola de foc. Això augmenta encara més la pressió i la temperatura a la cambra de combustió, de manera que la mescla magra, ja propera al punt on està a punt per detonar, no resisteix i s'encén gairebé a l'instant.
Aquest control d'encesa em fa vergonya. Mazda és capaç de fer-ho a més de 5000 rpm i ni tan sols puc encendre la barbacoa al principi...
Una solució que ara sembla tan òbvia, però que requeria nous "trucs":
- el combustible s'ha d'injectar en dos moments diferents, un per a la mescla magra que es comprimirà i l'altre per a la mescla una mica més rica que s'encén per la bugia.
- el sistema d'injecció de combustible ha de tenir una pressió súper alta, per permetre una ràpida vaporització i atomització del combustible, dispersant-lo immediatament per tot el cilindre, minimitzant el temps de compressió.
- tots els cilindres disposen d'un sensor de pressió, que controla constantment els esmentats controls, compensant, en temps real, qualsevol desviació dels efectes previstos.
- ús d'un compressor: és l'ingredient essencial per mantenir la compressió alta, ja que SKYACTIV-X utilitza el cicle Miller, que redueix la compressió, permetent la barreja magra desitjada. La potència i el parell addicionals són una conseqüència benvinguda.
Part posterior
Beneficis
El sistema SPCCI permet l'expansió de la combustió per compressió en una gamma molt més àmplia de règims, per tant, més eficiència en més escenaris d'ús. En comparació amb l'actual SKYACTIV-G, la marca promet un menor consum entre un 20 i un 30% segons l'ús . La marca diu que el SKYACTIV-X fins i tot pot igualar i fins i tot superar l'economia de combustible del seu propi motor dièsel SKYACTIV-D.
El compressor permet una pressió d'admissió més alta, assegurant un millor rendiment i capacitat de resposta del motor. La major eficiència en un rang més ampli de revolucions també us permet córrer a revolucions més altes, on hi ha més potència disponible i la resposta del motor és superior.
Malgrat la complexitat de l'operació, l'ús constant de l'espelma ha permès, curiosament, un disseny més senzill —no cal una distribució variable ni una taxa de compressió variable— i millor, aquest motor funciona amb gasolina 95 , ja que menys octà és millor per a l'encesa per compressió.
Finalment, al volant
El text ja és molt llarg, però és necessari. És important entendre per què tot el "brum" al voltant d'aquest motor: realment és un avenç notable quan es tracta de motors de combustió. Haurem d'esperar fins al 2019 per verificar totes les afirmacions de Mazda al respecte, però tenint en compte el que s'ha promès i demostrat amb SKYACTIV-G, hi ha grans expectatives que SKYACTIV-X compleixi tot el que promet.
Afortunadament, ja vam tenir l'oportunitat de fer una prova anticipada. Es preveia un contacte dinàmic amb prototips equipats amb SKYACTIV-X, amagats sota la carrosseria familiar de Mazda3, tot i que no tenia res o poc a veure amb el familiar Mazda3; també l'arquitectura base sota la carrosseria és ara de segona generació.
SKYACTIV també és sinònim de noves solucions de plataforma/estructura/cossos. Aquesta nova generació promet una major rigidesa torsional, nivells més baixos de soroll, vibració i duresa (NVH - soroll, vibració i duresa) i fins i tot es van desenvolupar nous seients que prometen una postura més natural, que permetrà majors nivells de confort.
Vam conduir dues versions dels prototips —una amb caixa de canvis manual i l'altra amb caixa de canvis automàtica, totes dues amb sis velocitats— i fins i tot vam poder comparar la diferència amb l'actual Mazda3 2.0 de 165 CV amb caixa de canvis manual, per discernir millor el diferències. Afortunadament, va ser el primer cotxe que vaig conduir, cosa que em va permetre comprovar el bon conjunt de motor/caixa (manual).
La diferència entre SKYACTIV-X (motor del futur) i SKYACTIV-G (motor d'avui) no podria ser més clara. El nou motor de Mazda és molt més energètic, independentment del rang de revolucions: el parell addicional disponible és força evident. Igual que la "G", la "X" és una unitat de 2,0 litres, però amb números més sucosos. Mazda té com a objectiu una potència d'uns 190 CV — que es noten, i bé, a la carretera.
Sorprèn per la seva capacitat de resposta, des dels règims més baixos, però el millor compliment que es pot fer al motor, és que tot i ser una unitat en desenvolupament, ja convenç més que molts motors del mercat.
Les pors que, com que hi ha encès per compressió com un dièsel, aportaria algunes de les característiques d'aquest tipus de motors, com ara una major inèrcia, un rang d'ús curt, o fins i tot el so, eren totalment infundades. Si aquest és el futur dels motors de combustió, vinga!
L'interior del prototip, clarament l'interior d'un cotxe en desenvolupament, venia amb una pantalla situada a sobre de la consola central amb tres cercles numerats. Aquests es van apagar o encendre, segons el tipus d'ignició o mescla que es va produir:
- 1 - encesa per guspira
- 2 — Encesa per compressió
- 3 — mescla aire/combustible més magra on s'obté la màxima eficiència
Motors "petits" per a Portugal?
La fiscalitat portuguesa aberrant farà d'aquest motor una opció marginal. La capacitat de 2,0 litres és ideal per diverses raons, sobretot perquè és una capacitat ben acceptada a la majoria dels mercats mundials. Els enginyers responsables del SKYACTIV-X van esmentar que altres capacitats són possibles, però de moment no està en els plans de la marca desenvolupar motors amb una capacitat inferior als 2,0 litres.
La varietat de situacions en què es va produir l'encesa per compressió, gairebé només canviar a l'encesa per guspira, quan s'explorava velocitats més altes del motor o quan vam baixar l'accelerador, va ser impressionant.
Pel que fa al mode 3, clarament requeria una conducció més controlada, sobretot amb la caixa de canvis manual, on va resultar difícil —o falta de sensibilitat al peu dret— que aparegués a la pantalla. El caixer automàtic, escalable per al mercat nord-americà, encara que menys agradable d'utilitzar, va resultar ser molt més fàcil d'"il·luminar" el cercle número 3.
Consums? No ho sabem!
Vaig preguntar, però ningú va arribar a números concrets. L'ordinador de bord estava cobert "estratègicament" amb cinta adhesiva, així que de moment només podem confiar en les declaracions de la marca.Una nota final per als prototips que ja formaven part de la nova arquitectura: més rígids i que permeten majors nivells de refinament interior. És important no oblidar que es tractava de prototips de desenvolupament, per la qual cosa va sorprendre que fossin més refinats i insonoritzats que l'actual Mazda3 de producció: la propera generació promet...
El nou Mazda3 serà el primer SKYACTIV-X
El més probable és que el Mazda3 sigui el primer model que rebrà l'innovador SKYACTIV-X, de manera que no serà fins al 2019 quan realment podrem veure els guanys d'eficiència del motor.
Pel que fa al disseny, Kevin Rice, cap del centre de disseny europeu de Mazda, ens va dir que l'aspecte general del Kai Concept és produïble, és a dir, no està massa lluny de la versió final del futur Mazda3; oblideu-vos que són mega-rodes, mini-rodes. miralls retrovisors o òptica exposada...
El 85-90% de les solucions de disseny de Kai Concept podrien entrar en producció.
Heu arribat al final de l'article... per fi!
La promesa és deguda, ja va dir Rui Veloso. Així que aquí hi ha una mena de compensació. Un kamehameha èpic que recorda els esdeveniments dins de les cambres de combustió del motor SKYACTIV-X.