Mazda continua lo sviluppo della tecnologia Skyactiv sia nei blocchi benzina che diesel. Scopri l'ultima unità 1.5 Skyactiv D che debutterà sulla prossima Mazda 2.
Dopo il blocco 2.2 Skyactiv D, ora c'è il fratellino, il 1.5 Skyactiv D, che ha il suo debutto segnato con la futura Mazda 2.
Questo nuovo motore Mazda con tecnologia Skyactiv soddisfa già i severi standard EURO 6 e lo fa senza alcun sistema di catalisi. Ma per ottenere questi risultati, Mazda si è trovata di fronte a diversi problemi che limitano le potenzialità della meccanica Diesel.
Tuttavia, il risultato ottenuto, utilizzando un turbocompressore a geometria variabile e sensore di rotazione integrato, insieme ad un intercooler raffreddato ad acqua, soddisfa pienamente il marchio giapponese. In secondo luogo, migliorerà l'efficienza e la risposta del blocco 1.5 Diesel. Mazda ritiene che avrà il motore diesel con i consumi più bassi della sua categoria.
Il monoblocco 1.5 Skyactiv D si presenta con una cilindrata di 1497cc e 105 cavalli a 4000rpm, la coppia massima di 250Nm compare già a 1500rpm e rimane costante fino a sfiorare i 2500rpm, il tutto con emissioni di CO₂ di appena 90g/km.
Ma per raggiungere questi valori, non tutto è stato roseo e Mazda ha dovuto affrontare numerosi problemi tecnici. Problemi che secondo il brand sono stati superati, attraverso l'utilizzo delle ultime tecnologie. Ma andiamo per parti, al fine di svelare tutte le sfide che Mazda ha superato per sviluppare questo motore 1.5 Skyactiv D.
Come è stato possibile superare severi standard ambientali senza la necessità di un trattamento catalitico?
I blocchi diesel generalmente funzionano a tassi di compressione, molto più alti dei blocchi a benzina. Ciò è dovuto alla specificità della combustione diesel, che esplode ad alte pressioni e non esplode come la benzina, ma prende fuoco.
Questo problema diventa particolarmente problematico, poiché a causa degli elevati rapporti di compressione, quando il pistone è al suo PMS (punto morto superiore), l'accensione tende a verificarsi prima della miscela totale ed omogenea tra aria e carburante, con conseguente formazione di gas NOx e particelle inquinanti. Ritardare l'iniezione del carburante, aiutando con la temperatura e la pressione, si traduce in una peggiore economia e quindi in un consumo maggiore.
Mazda, consapevole di questi problemi, ha comunque deciso di scommettere sulla riduzione del rapporto di compressione dei suoi blocchi Diesel Skyactiv, con rapporti di compressione di 14,0:1 – un valore manifestamente basso per un blocco diesel, poiché la media è intorno a 16,0:1. Utilizzando questa soluzione, utilizzando pistoni provenienti da apposite camere di combustione, è stato possibile ridurre la temperatura e la pressione nel PMS dei cilindri, ottimizzando così la miscela.
Risolto questo problema, restava da risolvere il problema del risparmio di carburante, quindi Mazda ricorse alla magia dell'elettronica. In altre parole, mappe di iniezione con algoritmi complessi in grado di eseguire un pre-mix ottimizzato, in un blocco con un basso tasso di compressione. Oltre ai benefici effetti sulla combustione, la riduzione del rapporto di compressione ha permesso di ridurre il peso del blocco, in quanto soggetto a una minore pressione interna, migliorando così i consumi e la velocità di risposta del motore.
In che modo Mazda ha risolto il problema dell'avviamento a freddo e dell'accensione automatica a caldo con un basso rapporto di compressione?
Questi erano gli altri due problemi alla base del basso rapporto di compressione del blocco. Con un rapporto di compressione più basso, diventa più difficile creare una pressione e una temperatura sufficienti per l'accensione del carburante. Quando invece il blocco è caldo, il basso rapporto di compressione rende difficoltosa la gestione dei punti di autoaccensione da parte della ECU.
Proprio per queste problematiche Mazda ha deciso di inserire nel blocco 1.5 Skyactiv D, gli ultimi iniettori Piezo con ugelli a 12 fori, che consentono svariate situazioni di iniezione e funzionamento in intervalli molto brevi, riuscendo ad eseguire un massimo di 9 iniezioni per ciclo, che permette di controllare la concentrazione della miscela, risolvendo il problema della partenza a freddo.
Oltre ai 3 schemi di iniezione di base (pre-iniezione, iniezione principale e post-iniezione) questi iniettori Piezo possono eseguire una serie di schemi diversi in base alle condizioni atmosferiche e al carico del motore.
L'autoaccensione è stata risolta, con l'uso della fasatura variabile delle valvole. Le valvole di scarico si aprono leggermente durante la fase di aspirazione, consentendo il ricircolo dei gas di scarico in camera di combustione, aumentando la temperatura, senza creare punti di pressione, poiché nei blocchi Diesel la temperatura sale in camera di combustione.La combustione stabilizza l'accensione, quindi compensando l'utilizzo di rapporti di compressione elevati, che a loro volta generano picchi di pressione difficilmente controllabili.