In een tijd waarin vrijwel de hele industrie vastbesloten lijkt om de verbrandingsmotor tot de geschiedenisboeken te beperken, gaat Mazda… tegen de stroom in! Graag.
Het is niet de eerste keer dat Mazda het doet, en de laatste keer dat het goed was. Zal hetzelfde weer gebeuren? De Japanners geloven van wel.
De beslissing om door te gaan met wedden op verbrandingsmotoren werd vorig jaar aangekondigd via de nieuwe generatie SKYACTIV-X-motoren. En we hadden de kans om deze nieuwe SKYACTIV-X-motor live en in kleur te ervaren voordat hij officieel op de markt kwam in 2019.
Daarom bezoek je Reason Automotive elke dag, toch?
Maak je klaar! Het artikel zal lang en technisch zijn. Als je het einde bereikt, krijg je een vergoeding...
Verbrandingsmotor? En de elektrische?
De toekomst is elektrisch en Mazda-functionarissen zijn het ook met die verklaring eens. Maar ze zijn het oneens over de voorspellingen die de verbrandingsmotor als “dood” geven… gisteren!
Het sleutelwoord hier is 'toekomst'. Totdat de 100% elektrische auto de nieuwe “normaal” is, zal de transitie naar wereldwijde elektrische mobiliteit tientallen jaren duren. Verder zal ook de productie van elektriciteit uit hernieuwbare bronnen moeten groeien, zodat de belofte van nulemissie van elektrische auto's geen schijnvertoning is.
Ondertussen is het aan de 'oude' verbrandingsmotor om op korte en middellange termijn een van de belangrijkste aanjagers te zijn van het verminderen van de CO2-uitstoot - het zal de komende decennia het meest voorkomende type motor blijven. En daarom moeten we het blijven verbeteren. Mazda heeft zijn missie op zich genomen om zoveel mogelijk efficiëntie uit de verbrandingsmotor te halen met het oog op lagere emissies.
"Toegewijd aan het principe van de juiste oplossing op het juiste moment", zoals Mazda het uitdrukt, drijft het merk in een constante zoektocht naar de beste oplossing - niet degene die er op papier het beste uitziet, maar degene die in de echte wereld werkt . In deze context ontstaat de SKYACTIV-X, zijn innovatieve en zelfs revolutionaire verbrandingsmotor.
Waarom revolutionair?
Simpelweg omdat de SKYACTIV-X de eerste benzinemotor is die in staat is tot compressieontsteking — net als dieselmotoren... nou ja, bijna zoals dieselmotoren, maar we zijn vertrokken.
Compressie-ontsteking - dat wil zeggen, het lucht / brandstofmengsel betekent onmiddellijk, zonder bougie, wanneer gecomprimeerd door de zuiger - in benzinemotoren is een van de "heilige graal" die door ingenieurs wordt nagestreefd. Dit komt omdat compressieontsteking wenselijker is: het is veel sneller en verbrandt onmiddellijk alle brandstof in de verbrandingskamer, waardoor u meer werk kunt doen met dezelfde hoeveelheid energie, wat resulteert in meer efficiëntie.
De snellere verbranding zorgt ook voor een armer lucht/brandstofmengsel in de verbrandingskamer, dat wil zeggen, een hoeveelheid lucht die veel groter is dan die van brandstof. De voordelen zijn eenvoudig te begrijpen: de verbranding vindt plaats bij lagere temperaturen, wat resulteert in minder NOx (stikstofoxiden), en er wordt minder energie verspild tijdens het opwarmen van de motor.
De problemen
Maar compressieontsteking in benzine is niet eenvoudig - niet dat het de afgelopen decennia niet door andere bouwers is geprobeerd, maar geen enkele heeft een haalbare oplossing bedacht die op de markt kan worden gebracht.Homogene Compression Ignition Charging (HCCI), het onderliggende concept van compressie-ontsteking, is tot nu toe alleen bereikt bij lage motortoerentallen en bij lage belasting, dus om praktische redenen is vonkontsteking (bougie) nog steeds noodzakelijk voor hoge regimes en belastingen . Het andere grote probleem is: controle wanneer compressieontsteking plaatsvindt.
De uitdaging is daarom om op een harmonieuze manier te kunnen overschakelen tussen de twee soorten ontstekingen, wat Mazda dwong om de verschillende factoren te verbeteren en te beheersen die compressieontsteking met benzine en arm mengsel mogelijk maken.
De oplossing
Het 'eureka'-moment - of is het het moment waarop er een vonk was? ba dum tss… — die het mogelijk maakte om deze problemen op te lossen, gebeurde toen Mazda-ingenieurs het conventionele idee betwistten dat verbranding door compressie geen bougies vereist: "Als de overgang tussen verschillende verbrandingsmodi moeilijk is, is het dan in de eerste plaats, moeten we die overstap echt maken?” Hierin ligt de basis van het SPCCI-systeem - SPark-Controlled Compression Ignition.
Met andere woorden, zelfs voor verbranding door compressie gebruikt Mazda bougies, waardoor een soepele overgang tussen verbranding door compressie en vonkverbranding mogelijk is. Maar als je een bougie gebruikt, kun je dat dan nog wel compressieverbranding noemen?
Natuurlijk! De bougie dient namelijk vooral als regelmechanisme wanneer verbranding door compressie plaatsvindt. Met andere woorden, het mooie van SPCCI is dat het de verbrandingsmethode van een dieselmotor gebruikt met de timingmethode van een benzinemotor met een bougie. Mogen we in onze handen klappen? Wij kunnen!
Het doel
De motor is zo ontworpen dat de noodzakelijke temperatuur en druk in de verbrandingskamer worden gecreëerd, tot het punt waarop het lucht/brandstofmengsel — zeer arm, 37:1, ongeveer 2,5 keer meer is dan in een conventionele benzinemotor — blijf op het punt van ontsteken in het bovenste dode punt. Maar het is de vonk van de bougie die het proces in gang zet.
Dit betekent een later ingespoten klein, rijker lucht/brandstofmengsel (29:1), waardoor een vuurbal ontstaat. Dit verhoogt de druk en temperatuur in de verbrandingskamer verder, zodat het arme mengsel, dat al dichtbij het punt staat om te ontploffen, geen weerstand biedt en vrijwel onmiddellijk ontbrandt.
Deze ontstekingsregeling brengt me in verlegenheid. Mazda kan dit al bij meer dan 5000 toeren en ik kan de barbecue in eerste instantie niet eens aansteken...
Een oplossing die nu zo vanzelfsprekend lijkt, maar die nieuwe "trucjes" vereiste:
- de brandstof moet op twee verschillende tijdstippen worden geïnjecteerd, een voor het arme mengsel dat wordt gecomprimeerd en het andere voor het iets rijkere mengsel dat door de bougie wordt ontstoken.
- het brandstofinjectiesysteem moet een superhoge druk hebben om een snelle verdamping en verneveling van de brandstof mogelijk te maken en deze onmiddellijk door de cilinder te verspreiden, waardoor de compressietijd wordt geminimaliseerd
- alle cilinders hebben een druksensor die de bovengenoemde bedieningselementen constant bewaakt en in realtime eventuele afwijkingen van de beoogde effecten compenseert.
- gebruik van een compressor — is het essentiële ingrediënt om de compressie hoog te houden, aangezien SKYACTIV-X de Miller-cyclus gebruikt, die de compressie verlaagt, waardoor de gewenste magere mix mogelijk wordt. Het extra vermogen en koppel zijn een welkome consequentie.
Achterste gedeelte
Voordelen
Het SPCCI-systeem zorgt voor uitbreiding van de verbranding door compressie over een veel breder bereik van regimes, dus meer efficiëntie in meer gebruiksscenario's. Vergeleken met de huidige SKYACTIV-G is het merk belooft een lager verbruik tussen 20 en 30%, afhankelijk van het gebruik . Het merk zegt dat de SKYACTIV-X het brandstofverbruik van zijn eigen SKYACTIV-D-dieselmotor zelfs kan evenaren en zelfs overtreffen.
De compressor zorgt voor een hogere inlaatdruk, wat zorgt voor betere motorprestaties en een beter reactievermogen. De grotere efficiëntie in een groter toerentalbereik stelt u ook in staat om met hogere toerentallen te rijden, waar meer vermogen beschikbaar is en de motorrespons superieur is.
Ondanks de complexiteit van de operatie, heeft het constante gebruik van de kaars, interessant genoeg, gezorgd voor een eenvoudiger ontwerp - er is geen variabele distributie of variabele compressiesnelheid nodig - en beter, deze motor loopt op 95 benzine , omdat minder octaan beter is voor compressieontsteking.
Eindelijk achter het stuur
De tekst is al erg lang, maar het is wel nodig. Het is belangrijk om te begrijpen waarom al het "gezoem" rond deze motor - het is echt een opmerkelijke vooruitgang als het gaat om verbrandingsmotoren. We zullen tot 2019 moeten wachten om alle Mazda-claims hierover te verifiëren, maar gezien wat is beloofd en gedemonstreerd met SKYACTIV-G, zijn de verwachtingen hooggespannen dat SKYACTIV-X alles zal nakomen wat het belooft.
Gelukkig hadden we al de mogelijkheid voor een vroege test. Dynamisch contact met met SKYACTIV-X uitgeruste prototypes, verborgen onder de vertrouwde Mazda3-carrosserie, was voorzien, hoewel het weinig of niets te maken had met de vertrouwde Mazda3 - ook de basisarchitectuur onder de carrosserie is nu van de tweede generatie.
SKYACTIV staat ook synoniem voor nieuwe platform/structuur/body-oplossingen. Deze nieuwe generatie belooft een grotere torsiestijfheid, lagere niveaus van lawaai, trillingen en hardheid (NVH - lawaai, trillingen en hardheid) en er werden zelfs nieuwe stoelen ontwikkeld, die een meer natuurlijke houding beloven, wat meer comfort zal mogelijk maken.
We reden met twee versies van de prototypes — één met een handgeschakelde versnellingsbak en de andere met een automatische versnellingsbak, beide met zes versnellingen — en we konden zelfs het verschil vergelijken met de huidige 165 pk sterke Mazda3 2.0 met handgeschakelde versnellingsbak, om de verschillen. Gelukkig was het de eerste auto waarmee ik reed, waardoor ik de goede motor/bak (handmatige) set kon controleren.
Het verschil tussen SKYACTIV-X (motor van de toekomst) en SKYACTIV-G (motor van vandaag) kan niet duidelijker zijn. Mazda's nieuwe motor is veel energieker, ongeacht het toerenbereik - het extra beschikbare koppel is vrij duidelijk. Net als de "G" is de "X" een unit van 2,0 liter, maar met sappiger cijfers. Mazda mikt op vermogen van rond de 190 pk - die merkbaar zijn, en goed, op de weg.
Het verraste door zijn reactievermogen, van de laagste regimes, maar het beste compliment dat je aan de motor kunt geven, is dat hij, ondanks dat het een eenheid in ontwikkeling is, al meer dan veel motoren op de markt overtuigt.
De vrees dat, aangezien er een compressieontsteking is zoals bij een diesel, het enkele van de kenmerken van dit type motor zou meebrengen, zoals grotere traagheid, kortere gebruiksduur of zelfs geluid, was volledig ongegrond. Als dit de toekomst van verbrandingsmotoren is, kom op!
Het interieur van het prototype — duidelijk het interieur van een auto in ontwikkeling — kwam met een scherm boven de middenconsole met drie genummerde cirkels. Deze gingen uit of aan, afhankelijk van het type ontsteking of mengsel dat zich voordeed:
- 1 — vonkontsteking
- 2 — compressieontsteking
- 3 — armer lucht/brandstofmengsel waar maximale efficiëntie wordt bereikt
"Kleine" motoren voor Portugal?
Een afwijkende Portugese belastingheffing zal deze motor tot een marginale keuze maken. De inhoud van 2,0 liter is om verschillende redenen ideaal, niet in de laatste plaats omdat het een algemeen aanvaarde inhoud is op de meeste wereldmarkten. De ingenieurs die verantwoordelijk zijn voor de SKYACTIV-X zeiden dat andere capaciteiten mogelijk zijn, maar voorlopig is het niet de bedoeling van het merk om motoren te ontwikkelen met een inhoud van minder dan 2,0 liter.
De verscheidenheid aan situaties waarin compressieontsteking optrad - vrijwel alleen maar overschakelen naar vonkontsteking, bij het verkennen van hogere motortoerentallen of wanneer we het gaspedaal dichtsloegen - was indrukwekkend.
Wat betreft modus 3, het vereiste duidelijk een meer gecontroleerde rijstijl, vooral met de handgeschakelde versnellingsbak, waar het moeilijk bleek - of gebrek aan gevoeligheid in de rechtervoet - om op het scherm te verschijnen. De geldautomaat - schaalverdeling voor de Noord-Amerikaanse markt -, hoewel minder prettig in gebruik, bleek veel gemakkelijker om cirkel nummer 3 te "verlichten".
Consumpties? We weten het niet!
Ik heb het gevraagd, maar niemand kwam met concrete cijfers. De boordcomputer was 'strategisch' afgeplakt met plakband, dus voorlopig kunnen we alleen afgaan op de uitspraken van het merk.Een laatste opmerking voor de prototypes die al deel uitmaakten van de nieuwe architectuur: stijver en meer interieurverfijning mogelijk. Het is belangrijk om niet te vergeten dat dit ontwikkelingsprototypes waren, dus het was verrassend dat deze verfijnder en geluiddichter waren dan de huidige productie-Mazda3 - de volgende generatie belooft...
Nieuwe Mazda3 wordt de eerste SKYACTIV-X
Hoogstwaarschijnlijk zal de Mazda3 het eerste model zijn dat de innovatieve SKYACTIV-X zal ontvangen, dus pas ergens in 2019 zullen we de efficiëntieverbeteringen van de motor echt kunnen zien.
Wat het ontwerp betreft, vertelde Kevin Rice, hoofd van Mazda's Europese designcentrum, ons dat het algehele uiterlijk van de Kai Concept produceerbaar is, wat betekent dat hij niet ver verwijderd is van de definitieve versie van de toekomstige Mazda3 — vergeet zijn megawielen, mini- achteruitkijkspiegels of zichtbare optica...
85-90% van de ontwerpoplossingen van Kai Concept zou in productie kunnen gaan.
Je bent aan het einde van het artikel gekomen... eindelijk!
De belofte komt eraan, zei Rui Veloso al. Hier is dus een soort compensatie. Een epische kamehameha die herinnert aan de gebeurtenissen in de verbrandingskamers van de SKYACTIV-X-motor.