À l'heure où la quasi-totalité de l'industrie semble déterminée à cantonner le moteur à combustion interne aux livres d'histoire, Mazda va… à contre-courant ! Volontier.
Ce n'est pas la première fois que Mazda le fait, et la dernière fois c'était juste. La même chose se reproduira-t-elle ? Les Japonais le croient.
La décision de continuer à parier sur les moteurs à combustion a été annoncée l'année dernière, à travers la nouvelle génération de moteurs SKYACTIV-X. Et nous avons eu l'occasion de découvrir ce nouveau moteur SKYACTIV-X, en direct et en couleur, avant son arrivée officielle sur le marché en 2019.
C'est pourquoi vous visitez Reason Automotive tous les jours, n'est-ce pas ?
Sois prêt! L'article sera long et technique. Si vous atteignez la fin, vous aurez une compensation…
Moteur à combustion? Et les électriques ?
L'avenir est électrique, et les responsables de Mazda sont également d'accord avec cette déclaration. Mais ils sont en désaccord sur les prédictions qui donnent le moteur à combustion comme « mort »… hier !
Le mot clé ici est « avenir ». Tant que la voiture 100 % électrique ne sera pas la nouvelle « norme », la transition vers la mobilité électrique mondiale prendra des décennies. En outre, la production d'électricité à partir de sources renouvelables devra également augmenter, afin que la promesse de zéro émission des voitures électriques ne soit pas une imposture.
Pendant ce temps, il appartiendra au « vieux » moteur à combustion interne d'être l'un des principaux moteurs de la réduction des émissions de CO2 à court et moyen terme – il continuera d'être le type de moteur le plus courant pour les décennies à venir. Et c'est pourquoi nous devons continuer à l'améliorer. Mazda s'est donné pour mission d'extraire le plus d'efficacité possible du moteur à combustion dans le but de réduire les émissions.
« Engagé sur le principe de la bonne solution au bon moment », comme le dit Mazda, pousse la marque dans une recherche constante de la meilleure solution - pas celle qui a l'air la meilleure sur le papier, mais celle qui fonctionne dans le monde réel . C'est dans ce contexte que surgit le SKYACTIV-X, son moteur thermique innovant voire révolutionnaire.
Pourquoi révolutionnaire ?
Tout simplement parce que le SKYACTIV-X est le premier moteur à essence capable d'allumage par compression — tout comme les moteurs Diesel… enfin, presque comme les moteurs Diesel, mais c'est parti.
L'allumage par compression - c'est-à-dire que le mélange air/carburant signifie instantanément, sans bougie, lorsqu'il est comprimé par le piston - dans les moteurs à essence a été l'un des « Saint Graal » poursuivi par les ingénieurs. En effet, l'allumage par compression est plus souhaitable : il est beaucoup plus rapide, brûlant instantanément tout le carburant dans la chambre de combustion, vous permettant de faire plus de travail avec la même quantité d'énergie, ce qui se traduit par une plus grande efficacité.
La combustion plus rapide permet également un mélange air/carburant plus pauvre dans la chambre de combustion, c'est-à-dire une quantité d'air bien supérieure à celle du carburant. Les avantages sont faciles à comprendre : la combustion a lieu à des températures plus basses, ce qui entraîne moins de NOx (oxydes d'azote) et il y a moins d'énergie gaspillée pendant le réchauffement du moteur.
Les problèmes
Mais l'allumage par compression dans l'essence n'est pas facile - non pas qu'il n'ait pas été essayé par d'autres constructeurs au cours des dernières décennies, mais aucun n'a trouvé de solution viable qui pourrait être commercialisée.La charge homogène à l'allumage par compression (HCCI), le concept sous-jacent de l'allumage par compression, n'a jusqu'à présent été réalisée qu'à bas régimes et à faible charge donc, pour des raisons pratiques, l'allumage par étincelle (bougie) est toujours nécessaire pour les régimes et charges élevés. . L'autre gros problème est contrôle quand l'allumage par compression se produit.
L'enjeu est donc de pouvoir faire la transition entre les deux types d'allumage de manière harmonieuse, ce qui a obligé Mazda à améliorer et contrôler les différents facteurs qui permettent l'allumage par compression essence et mélange pauvre.
La solution
Le moment « eureka » – ou est-ce le moment où il y a eu une étincelle ? ba dum tss… — qui a permis de résoudre ces problèmes, s'est produit lorsque les ingénieurs de Mazda ont remis en cause l'idée conventionnelle que la combustion par compression ne nécessite pas de bougies : « si la transition entre les différents modes de combustion est difficile, est-ce d'abord avons-nous vraiment besoin de faire cette transition ? » C'est là que se trouve la base du système SPCCI - l'allumage par compression contrôlé par SPark.
Autrement dit, même pour la combustion par compression, Mazda utilise des bougies d'allumage, permettant une transition en douceur entre la combustion par compression et la combustion par étincelle. Mais si vous utilisez une bougie, peut-on encore parler de combustion par compression ?
Bien sûr! En effet, la bougie sert avant tout de mécanisme de contrôle lors de la combustion par compression. En d'autres termes, la beauté du SPCCI est qu'il utilise la méthodologie de combustion d'un moteur diesel avec la méthodologie de synchronisation d'un moteur à essence avec une bougie d'allumage. Pouvons-nous taper dans nos mains ? Nous pouvons!
Le but
Le moteur a été conçu de manière à créer les conditions nécessaires de température et de pression dans la chambre de combustion, au point où le mélange air/carburant — très pauvre, 37:1, soit environ 2,5 fois plus que dans un moteur essence classique — rester au bord de l'allumage au point mort haut. Mais c'est l'étincelle de la bougie qui démarre le processus.
Cela signifie un petit mélange air/carburant plus riche (29:1), injecté à un stade ultérieur, qui donne naissance à une boule de feu. Cela augmente encore la pression et la température dans la chambre de combustion, de sorte que le mélange pauvre, déjà proche du point où il est prêt à exploser, ne résiste pas et s'enflamme presque instantanément.
Cette commande d'allumage me gêne. Mazda est capable de faire ça à plus de 5000 tr/min et je n'arrive même pas à allumer le barbecue au début…
Une solution qui semble désormais si évidente, mais qui a nécessité de nouveaux « trucs » :
- le carburant doit être injecté à deux moments différents, l'un pour le mélange pauvre qui sera comprimé et l'autre pour le mélange un peu plus riche qui sera enflammé par la bougie.
- le système d'injection de carburant doit avoir une pression très élevée, pour permettre une vaporisation et une atomisation rapides du carburant, le dispersant immédiatement dans tout le cylindre, minimisant le temps de compression
- tous les cylindres ont un capteur de pression, qui surveille en permanence les commandes susmentionnées, compensant, en temps réel, tout écart par rapport aux effets recherchés.
- l'utilisation d'un compresseur - est l'ingrédient essentiel pour maintenir une compression élevée, car SKYACTIV-X utilise le cycle Miller, qui abaisse la compression, permettant le mélange pauvre souhaité. La puissance et le couple supplémentaires sont une conséquence bienvenue.
Partie arrière
Avantages
Le système SPCCI permet l'expansion de la combustion par compression sur une gamme beaucoup plus large de régimes, donc plus d'efficacité dans plus de scénarios d'utilisation. Par rapport au SKYACTIV-G actuel, la marque promet une consommation inférieure de 20 à 30 % selon l'utilisation . La marque affirme que le SKYACTIV-X peut même égaler et même dépasser l'économie de carburant de son propre moteur diesel SKYACTIV-D.
Le compresseur permet une pression d'admission plus élevée, assurant de meilleures performances et réactivité du moteur. La plus grande efficacité dans une plage de régimes plus large vous permet également de rouler à des régimes plus élevés, où il y a plus de puissance disponible et la réponse du moteur est supérieure.
Malgré la complexité de l'opération, l'utilisation constante de la bougie a, de manière intéressante, permis une conception plus simple - aucune distribution variable ou taux de compression variable n'est nécessaire - et mieux, ce moteur fonctionne à l'essence 95 , car moins d'octane est meilleur pour l'allumage par compression.
Enfin, au volant
Le texte est déjà très long, mais il est nécessaire. Il est important de comprendre pourquoi tout le « buzz » autour de ce moteur – c'est vraiment une avancée remarquable quand il s'agit de moteurs à combustion. Nous devrons attendre jusqu'en 2019 pour vérifier toutes les affirmations de Mazda à ce sujet, mais compte tenu de ce qui a été promis et démontré avec SKYACTIV-G, les attentes sont élevées pour que SKYACTIV-X tienne tout ce qu'il promet de faire.
Heureusement, nous avons déjà eu l'occasion d'un essai précoce. Un contact dynamique avec les prototypes équipés de SKYACTIV-X, cachés sous la carrosserie familière de la Mazda3, était prévu, bien qu'il n'ait que peu ou rien à voir avec la Mazda3 familière - l'architecture de base sous la carrosserie est maintenant de deuxième génération.
SKYACTIV est également synonyme de nouvelles solutions plateforme/structure/corps. Cette nouvelle génération promet une plus grande rigidité en torsion, des niveaux de bruit, de vibration et de dureté plus faibles (NVH - bruit, vibration et dureté) et même de nouveaux sièges ont été développés, promettant une posture plus naturelle, qui permettra un plus grand confort.
Nous avons conduit deux versions des prototypes - l'une avec une boîte de vitesses manuelle et l'autre avec une boîte de vitesses automatique, toutes deux à six vitesses - et nous avons même pu comparer la différence avec l'actuelle Mazda3 2.0 de 165 ch avec une boîte de vitesses manuelle, pour mieux discerner les différences. Heureusement, c'était la première voiture que j'ai conduite, ce qui m'a permis de vérifier le bon ensemble moteur/boîte (manuel).
La différence entre SKYACTIV-X (moteur du futur) et SKYACTIV-G (moteur d'aujourd'hui) est on ne peut plus claire. Le nouveau moteur de Mazda est beaucoup plus énergique quelle que soit la plage de régime — le couple supplémentaire disponible est assez évident. Comme le "G", le "X" est une unité de 2,0 litres, mais avec des chiffres plus juteux. Mazda vise une puissance d'environ 190 ch - qui sont perceptibles, et bien, sur la route.
Il surprend par sa réactivité, dès les régimes les plus bas, mais le meilleur compliment que l'on puisse faire au moteur, c'est que bien qu'étant une unité en développement, il convainc déjà plus que de nombreux moteurs sur le marché.
Les craintes que, comme il existe un allumage par compression comme un Diesel, il apporte certaines des caractéristiques de ce type de moteur, telles qu'une plus grande inertie, une courte plage d'utilisation, ou encore le son, étaient totalement infondées. Si c'est l'avenir des moteurs à combustion, allez !
L'intérieur du prototype - clairement l'intérieur d'une voiture en développement - est venu avec un écran positionné au-dessus de la console centrale avec trois cercles numérotés. Ceux-ci se sont allumés ou éteints, selon le type d'allumage ou de mélange qui s'est produit :
- 1 - allumage par étincelle
- 2 — allumage par compression
- 3 — mélange air/carburant plus pauvre pour lequel une efficacité maximale est obtenue
Des "petits" moteurs pour le Portugal ?
Une fiscalité portugaise aberrante fera de ce moteur un choix marginal. La capacité de 2,0 litres est idéale pour plusieurs raisons, notamment parce qu'il s'agit d'une capacité bien acceptée sur la plupart des marchés mondiaux. Les ingénieurs responsables du SKYACTIV-X ont mentionné que d'autres cylindrées sont possibles, mais pour l'instant il n'est pas dans les plans de la marque de développer des moteurs d'une cylindrée inférieure à 2,0 litres.
La variété de situations dans lesquelles l'allumage par compression s'est produit – à peu près simplement en passant à l'allumage par étincelle, lors de l'exploration de régimes moteur plus élevés ou lorsque nous avons abaissé l'accélérateur – était impressionnante.
Quant au mode 3, il nécessitait clairement une conduite plus maîtrisée, notamment avec la boîte de vitesses manuelle, où il s'avérait difficile — ou manque de sensibilité du pied droit — pour qu'il apparaisse à l'écran. Le guichet automatique — à l'échelle du marché nord-américain —, bien que moins agréable à utiliser, s'est avéré beaucoup plus facile à « éclairer » le cercle numéro 3.
Consommations ? Nous ne savons pas!
J'ai demandé, mais personne n'a trouvé de chiffres concrets. L'ordinateur de bord était « stratégiquement » recouvert de ruban adhésif, on ne peut donc pour l'instant que se fier aux déclarations de la marque.Une note finale pour les prototypes qui faisaient déjà partie de la nouvelle architecture - plus rigides et permettant de plus grands niveaux de raffinement intérieur. Il est important de ne pas oublier qu'il s'agissait de prototypes de développement, il était donc surprenant qu'ils soient plus raffinés et insonorisés que la Mazda3 de production actuelle - la prochaine génération promet…
La nouvelle Mazda3 sera la première SKYACTIV-X
Très probablement, la Mazda3 sera le premier modèle à recevoir l'innovant SKYACTIV-X, ce n'est donc qu'en 2019 que nous pourrons vraiment voir les gains d'efficacité du moteur.
En ce qui concerne le design, Kevin Rice, responsable du centre de design européen de Mazda, nous a dit que l'aspect général du concept Kai est réalisable, ce qui signifie qu'il n'est pas trop éloigné de la version finale de la future Mazda3 - oubliez les méga-roues, les mini- rétroviseurs ou optiques apparentes…
85 à 90 % des solutions de conception de Kai Concept pourraient entrer en production.
Vous êtes arrivé à la fin de l'article… enfin !
La promesse est due, a déjà dit Rui Veloso. Voici donc une sorte de compensation. Un kamehameha épique rappelant les événements à l'intérieur des chambres de combustion du moteur SKYACTIV-X.