In un momento in cui praticamente l'intera industria sembra determinata a limitare il motore a combustione interna ai libri di storia, Mazda va... controcorrente! Volentieri.
Non è la prima volta che Mazda lo fa, e l'ultima volta era giusta. Succederà di nuovo lo stesso? I giapponesi credono di sì.
La decisione di continuare a scommettere sui motori a combustione è stata annunciata lo scorso anno, attraverso la nuova generazione di motori SKYACTIV-X. E abbiamo avuto l'opportunità di provare questo nuovo motore SKYACTIV-X, dal vivo e a colori, prima del suo arrivo ufficiale sul mercato nel 2019.
Ecco perché visiti Reason Automotive ogni giorno, non è vero?
Preparati! L'articolo sarà lungo e tecnico. Se arrivi alla fine avrai un compenso...
Motore a combustione? E quelli elettrici?
Il futuro è elettrico e anche i funzionari Mazda sono d'accordo con questa affermazione. Ma non sono d'accordo sulle previsioni che danno il motore a combustione come “morto”… ieri!
La parola chiave qui è "futuro". Fino a quando l'auto elettrica al 100% non sarà la nuova "normalità", il passaggio alla mobilità elettrica mondiale richiederà decenni. Inoltre, dovrà crescere anche la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, affinché la promessa di zero emissioni delle auto elettriche non sia una farsa.
Nel frattempo, spetterà al "vecchio" motore a combustione interna essere uno dei principali motori della riduzione delle emissioni di CO2 a breve e medio termine: continuerà a essere il tipo di motore più comune per i decenni a venire. Ed è per questo che dobbiamo continuare a migliorarlo. Mazda ha assunto come missione quella di estrarre la massima efficienza possibile dal motore a combustione alla ricerca di minori emissioni.
"Impegnarsi nel principio della soluzione giusta al momento giusto", come afferma Mazda, guida il marchio alla costante ricerca della soluzione migliore, non quella che sembra migliore sulla carta, ma quella che funziona nel mondo reale . È in questo contesto che nasce SKYACTIV-X, il suo motore a combustione interna innovativo e persino rivoluzionario.
Perché rivoluzionario?
Semplicemente perché SKYACTIV-X è il primo motore a benzina capace di accensione per compressione, proprio come i motori Diesel... beh, quasi come i motori Diesel, ma siamo partiti.
L'accensione per compressione - cioè, la miscela aria/carburante significa istantaneamente, senza una candela, quando compressa dal pistone - nei motori a benzina è stato uno dei "Santo Graal" perseguito dagli ingegneri. Questo perché l'accensione per compressione è più desiderabile: è molto più veloce, brucia istantaneamente tutto il carburante nella camera di combustione, permettendoti di fare più lavoro con la stessa quantità di energia, con conseguente maggiore efficienza.
La combustione più rapida consente anche una miscela aria/carburante più magra nella camera di combustione, cioè una quantità d'aria molto maggiore di quella del carburante. I vantaggi sono facilmente intuibili: la combustione avviene a temperature più basse, con conseguente minor quantità di NOx (ossidi di azoto) e minor spreco di energia durante il riscaldamento del motore.
I problemi
Ma l'accensione per compressione nella benzina non è facile, non che non sia stata provata da altri costruttori negli ultimi decenni, ma nessuno ha trovato una soluzione praticabile che potrebbe essere commercializzata.La carica omogenea ad accensione per compressione (HCCI), il concetto alla base dell'accensione per compressione, è stata finora ottenuta solo a bassi regimi del motore e a basso carico, quindi, per ragioni pratiche, è ancora necessaria l'accensione a scintilla (candela di accensione). . L'altro grosso problema è controllo quando si verifica l'accensione per compressione.
La sfida è, quindi, quella di riuscire a transitare in modo armonico tra i due tipi di accensione, cosa che ha costretto Mazda a migliorare e controllare i vari fattori che consentono l'accensione per compressione benzina e miscela magra.
La soluzione
Il momento "eureka" o è il momento in cui c'è stata una scintilla? ba dum tss… — che ha permesso di risolvere questi problemi, è successo quando gli ingegneri Mazda hanno sfidato l'idea convenzionale che la combustione per compressione non richiede candele: “se la transizione tra le diverse modalità di combustione è difficile, è, prima di tutto, abbiamo davvero bisogno di fare quella transizione?" Qui sta la base del sistema SPCCI: accensione a compressione controllata da scintilla.
In altre parole, anche per la combustione per compressione, Mazda utilizza le candele, consentendo una transizione graduale tra la combustione per compressione e la combustione a scintilla. Ma se usi una candela si può ancora chiamare combustione a compressione?
Ovviamente! Questo perché la candela serve, soprattutto, come meccanismo di controllo quando avviene la combustione per compressione. In altre parole, la bellezza di SPCCI è che utilizza la metodologia di combustione di un motore diesel con la metodologia di fasatura di un motore a benzina con una candela. Possiamo battere le mani? Noi possiamo!
L'obiettivo. il gol
Il motore è stato progettato in modo tale da creare le necessarie condizioni di temperatura e pressione nella camera di combustione, al punto che la miscela aria/carburante — molto magra, 37:1, circa 2,5 volte superiore a quella di un motore a benzina convenzionale — rimanere sull'orlo dell'accensione al punto morto superiore. Ma è la scintilla della candela che avvia il processo.
Ciò significa una miscela aria/carburante piccola e più ricca (29:1), iniettata in una fase successiva, che dà origine a una palla di fuoco. Ciò aumenta ulteriormente la pressione e la temperatura in camera di combustione, in modo che la miscela magra, già prossima al punto in cui è pronta a esplodere, non resista e si incendia quasi istantaneamente.
Questo controllo dell'accensione mi imbarazza. Mazda è in grado di farlo a più di 5000 giri al minuto e all'inizio non riesco nemmeno ad accendere il barbecue...
Una soluzione che ora sembra così scontata, ma che richiedeva nuovi "trucchi":
- il carburante va iniettato in due tempi diversi, uno per la miscela magra che verrà compressa e l'altro per la miscela leggermente più ricca che verrà accesa dalla candela.
- il sistema di iniezione del carburante deve avere una pressione altissima, per consentire una rapida vaporizzazione e nebulizzazione del carburante, disperdendolo immediatamente in tutto il cilindro, riducendo al minimo il tempo di compressione
- tutti i cilindri dispongono di un sensore di pressione, che monitora costantemente i suddetti controlli, compensando, in tempo reale, eventuali deviazioni dagli effetti previsti.
- uso di un compressore — è l'ingrediente essenziale per mantenere alta la compressione, poiché SKYACTIV-X utilizza il ciclo Miller, che riduce la compressione, consentendo la miscela magra desiderata. La potenza e la coppia extra sono una gradita conseguenza.
parte posteriore
Benefici
Il sistema SPCCI consente l'espansione della combustione per compressione su una gamma molto più ampia di regimi, quindi una maggiore efficienza in più scenari di utilizzo. Rispetto all'attuale SKYACTIV-G, il marchio promette un consumo inferiore tra il 20 e il 30% a seconda dell'utilizzo . Il marchio afferma che SKYACTIV-X può persino eguagliare e persino superare il risparmio di carburante del proprio motore diesel SKYACTIV-D.
Il compressore consente una maggiore pressione di aspirazione, garantendo migliori prestazioni e reattività del motore. La maggiore efficienza in un range di giri più ampio permette anche di girare a regimi più alti, dove c'è più potenza a disposizione e la risposta del motore è superiore.
Nonostante la complessità dell'operazione, l'uso costante della candela ha, curiosamente, consentito un design più semplice - non è necessaria una distribuzione variabile o un tasso di compressione variabile - e meglio, questo motore funziona con 95 benzina , poiché meno ottano è meglio per l'accensione per compressione.
Finalmente al volante
Il testo è già molto lungo, ma è necessario. È importante capire perché tutto il "ronzio" intorno a questo motore - è davvero un notevole progresso quando si tratta di motori a combustione. Dovremo aspettare fino al 2019 per verificare tutte le affermazioni di Mazda al riguardo, ma considerando quanto promesso e dimostrato con SKYACTIV-G, le aspettative sono alte per SKYACTIV-X per mantenere tutto ciò che promette di fare.
Fortunatamente, abbiamo già avuto l'opportunità di un primo test. Era previsto un contatto dinamico con i prototipi equipaggiati con SKYACTIV-X, nascosti sotto la familiare carrozzeria Mazda3, sebbene avesse poco o nulla a che fare con la familiare Mazda3 - anche l'architettura di base sotto la carrozzeria è ora di seconda generazione.
SKYACTIV è anche sinonimo di nuove soluzioni piattaforma/struttura/scocca. Questa nuova generazione promette una maggiore rigidità torsionale, livelli più bassi di rumore, vibrazione e durezza (NVH - noise, vibrazione e durezza) e sono stati sviluppati anche nuovi sedili, promettendo una postura più naturale, che consentirà maggiori livelli di comfort.
Abbiamo guidato due versioni dei prototipi - una con cambio manuale e l'altra con cambio automatico, entrambe a sei marce - e siamo stati persino in grado di confrontare la differenza con l'attuale Mazda3 2.0 da 165 CV con cambio manuale, per discernere meglio il differenze. Fortunatamente è stata la prima auto che ho guidato, permettendomi di controllare il buon set motore/scatola (manuale).
La differenza tra SKYACTIV-X (motore del futuro) e SKYACTIV-G (motore di oggi) non potrebbe essere più chiara. Il nuovo motore di Mazda è molto più energico indipendentemente dalla gamma di regimi: la coppia extra disponibile è abbastanza ovvia. Come la "G", la "X" è un'unità da 2,0 litri, ma con numeri più succosi. Mazda punta a una potenza di circa 190 CV - che si notano, e bene, sulla strada.
Sorprende per la sua reattività, dai regimi più bassi, ma il miglior complimento che si possa fare al motore, è che nonostante sia un'unità in sviluppo, convince già più di molti motori sul mercato.
I timori che, essendo presente l'accensione per compressione come un Diesel, avrebbe portato alcune delle caratteristiche di questo tipo di motore, come una maggiore inerzia, un corto raggio di utilizzo o persino un suono, erano completamente infondati. Se questo è il futuro dei motori a combustione, dai!
L'interno del prototipo, chiaramente l'interno di un'auto in fase di sviluppo, era dotato di uno schermo posizionato sopra la console centrale con tre cerchi numerati. Questi si sono spenti o accesi, a seconda del tipo di accensione o miscela avvenuta:
- 1 — accensione a scintilla
- 2 — accensione per compressione
- 3 — miscela aria/carburante più povera dove si ottiene la massima efficienza
Motori "piccoli" per il Portogallo?
L'aberrante tassazione portoghese renderà questo motore una scelta marginale. La capacità di 2,0 litri è ideale per diversi motivi, non ultimo perché è una capacità ben accettata nella maggior parte dei mercati mondiali. Gli ingegneri responsabili di SKYACTIV-X hanno affermato che sono possibili altre capacità, ma per ora non è nei piani del marchio sviluppare motori con una capacità inferiore a 2,0 litri.
La varietà di situazioni in cui si è verificata l'accensione per compressione - praticamente semplicemente passando all'accensione a scintilla, quando si esplorano velocità del motore più elevate o quando si abbassa l'acceleratore - è stata impressionante.
Quanto alla modalità 3, richiedeva chiaramente una guida più controllata, soprattutto con il cambio manuale, dove si rivelava difficile – o scarsa sensibilità al piede destro – farla apparire sullo schermo. Il bancomat – scalabile per il mercato nordamericano –, seppur meno piacevole da usare, si è rivelato molto più semplice per “illuminare” il cerchio numero 3.
Consumi? Noi non sappiamo!
Ho chiesto, ma nessuno ha fornito numeri concreti. Il computer di bordo è stato “strategicamente” ricoperto di nastro adesivo, quindi per ora possiamo solo fare affidamento sulle dichiarazioni del brand.Un'ultima nota per i prototipi che facevano già parte della nuova architettura, più rigidi e che consentivano maggiori livelli di raffinatezza interna. È importante non dimenticare che si trattava di prototipi di sviluppo, quindi è stato sorprendente che fossero più raffinati e insonorizzati rispetto all'attuale produzione Mazda3 - la prossima generazione promette...
Nuova Mazda3 sarà la prima SKYACTIV-X
Molto probabilmente, la Mazda3 sarà il primo modello a ricevere l'innovativo SKYACTIV-X, quindi è solo nel 2019 che saremo davvero in grado di vedere i guadagni di efficienza del motore.
Per quanto riguarda il design, Kevin Rice, capo del centro design europeo di Mazda, ci ha detto che l'aspetto generale della Kai Concept è riproducibile, il che significa che non è troppo lontano dalla versione finale della futura Mazda3 - dimentica che sono mega-ruote, mini- specchietti retrovisori o ottica a vista...
L'85-90% delle soluzioni di design di Kai Concept potrebbe andare in produzione.
Sei arrivato alla fine dell'articolo… finalmente!
La promessa è dovuta, ha già detto Rui Veloso. Quindi ecco una sorta di compensazione. Un'epica kamehameha che rievoca gli eventi all'interno delle camere di combustione del motore SKYACTIV-X.