Mazda SkyActiv-X: la nuova tecnologia che riduce consumi ed emissioni

Le nuove tecnologie di motorizzazione eco friendly si muovono di pari passo con le sempre più stringenti necessità di attenzione all’ambiente, espresse dal punto di vista politico e sociale con decisioni amministrative nazionali o locali, rivolte essenzialmente ad una concreta salvaguardia ambientale. Un percorso di evoluzione-rivoluzione che, da un lato, vede il concretizzarsi di strategie rivolte allo sviluppo di soluzioni powertrain elettrificate (propulsori 100% elettrici, ibridi, ibridi plug-in, fuel cell e “mild hybrid”). Dall’altro, un affinamento dei componenti motore, per giungere ad una ottimizzazione del rendimento energetivo a tutto vantaggio di consumi ed emissioni.

È, questo, il caso di Mazda: accanto alla progettazione (svolta in partnership con Toyota, Subaru, Suzuki, Daihatsu, Hino e il produttore di batterie Denso e finalizzata alla realizzazione di una base comune per l’abbinamento fra motori a combustione interna e tecnologie di elettrificazione, dello sviluppo di moduli motori EV, dispositivi infotainment e connettività di ultima generazione ed avanzate tecnologie di sicurezza) di unità motrici totalmente elettriche e ibride leggere (destinate ad essere introdotte nella propria lineup a partire dal 2019), allo sviluppo di nuovi modelli a batteria integrata (2020) e al primo veicolo ibrido plug-in, atteso entro il 2021, i vertici Mazda studiano nuove prospettive per i “tradizionali” motori a combustione interna.

Ciò viene evidenziato in una nota relativa alle anticipazioni Mazda per l’imminente Salone di Ginevra, in programma da giovedì 8 a domenica 18 marzo. Nel dettaglio, il marchio giapponese, che si prepara ad esporre alla prima grande rassegna europea 2018 delle novità automotive la concept Kai e il prototipo Vision Coupè, la quarta generazione di Mazda6 e la novità Wagon, la inedita tecnologia di propulsione SkyActiv-X, una nuova generazione di motore a combustione interna progettato “Con l’obiettivo di eguagliare, e magari superare, le emissioni effettive degli EV”.

Nell’approccio progettuale all’unità motrice SkyActiv-X, i tecnici Mazda hanno preso in considerazione, dati alla mano, il fatto che attualmente i due terzi dell’elettricità vengono prodotti utilizzando combustibili fossili: non sarebbe quindi del tutto reale che le emissioni di un veicolo elettrico siano pari a zero. Tenuto conto del metodo di determinazione delle emissioni di CO2 “well-to-wheel” (ovvero: dalla produzione all’utilizzo su strada) che considera anche i fattori legati alla filiera produttiva (estrazione, produzione e trasporto del combustibile) e non limitandosi alle stime “tank-to-wheel” (cioè: dal serbatoio alla ruota, nelle quali si prendono in considerazione soltanto le emissioni durante l’impiego del veicolo), Mazda si pone il problema della più accurata definizione del programa di sviluppo relativo alla progettazione di un motore da utilizzare nella propria gamma di modelli in un progetto a brevissimo termine.

Alcuni dati numerici, espressi dagli studi Mazda, rifesriscono come, sulla base di un accurato programma di sviluppo ad hoc, l’efficienza di un motore a combustione interna possa rivelarsi altrettanto “positiva” di un propulsore 100% elettrico.

“Un’auto elettrica di medie dimensioni consuma circa 20 kWh di elettricità per 100 km. La produzione di tale energia con il carbone implica emissioni di CO2 di 200 g/km; con il petrolio di 156 g/km; e con il GNL (gas naturale liquefatto) di 100 g/km”. “Quando questo dato viene trasformato in un valore ‘well-to-wheel’, la media delle emissioni di CO2 di un veicolo elettrico è circa di 128 g/km, mentre quelle di un motore a benzina Mazda SkyActiv-G di analoga potenza è di 142 g/km. Ciò significa che migliorandone l’efficienza solo del 10%, le emissioni del motore SkyActiv-G diventerebbero pari a quelle degli EV”. “Di fatto – conclude l’analisi tecnica Mazda – un’unità della gamma SkyActiv-G produce meno CO2 in rapporto a propulsori EV di pari potenza, la cui elettricità venga prodotta con carbone o petrolio”.

È inoltre possibile migliorare ulteriormente l’efficienza del motore a combustione interna anche in confronto alle unità elettriche alimentate con energia ricavata con il gas naturale liquefatto, le cui emissioni sono più basse del 30%.

Nasce da qui, spiega la nota tecnica Mazda, lo sviluppo della recentissima unità motrice della “famiglia” SkyActiv-X, annunciata in previsione del vernissage al Salone di Ginevra 2018 come “Il primo motore a benzina di serie al mondo che impiega l’accensione per compressione, in cui la miscela aria-benzina si accende spontaneamente quando compressa dal pistone”.

Il nuovo Mazda SkyActiv-X si avvale di un sistema di combustione SPCCI–SPark Controlled Compression Ignition, che costituisce un “mix” fra i tradizionali dispositivi di accensione della miscela per scintilla (tipici dei motori a benzina) con quelli di accensione per compressione (motori diesel): ciò avviene in virtù di un processo di massimizzazione della fascia operativa nella quale è possibile l’accensione per compressione, e nel quale si ottiene una “fase” omogenea tra quest’ultima e l’accensione per scintilla.

Un po’ e un po’, dunque. Del resto, qui sta il “cuore” del sistema SPCCI che debutta nell’alimentazione del nuovo motore SkyActiv-X di Mazda: tramite un modulo di sensori, presenti in corrispondenza di ciascun cilindro, e di un sistema di iniezione ad alta pressione, lo “SPark Controlled Compression Ignition” che debutterà sotto il cofano del prototipo Mazda Kai Concept (in abbinamento alla nuova piattaforma SkyActive Vehicle Architecture) è in grado di mutare il rapporto stechiometrico ideale della miscela aria-benzina (14,7 : 1) a quello della più “povera” che equivale a quella dei motori diesel. Nell’80% dei casi, il motore funzione a “miscela povera”: qui la candela di accensione provvede ad accendere un nucleo di miscela ricca, proprio al centro del pistone durante la corsa di compressione dello stesso; ne deriva un ulteriore aumento di pressione all’interno del cilindro, e la spontanea e graduale accensione del resto della miscela magra.

Per l’aumento della pressione di aspirazione, l’unità Mazda SkyActiv-X si avvale di un compressore: con questo sistema, ne guadagna anche la coppia motrice, in grado di aumentare in un range del 10% – 30% in confronto all’attuale tecnologia SkyActiv-G. Dal canto suo, spiegano i tecnici Mazda, la combustione super-magra conferisce un ulteriore 20% – 30% di efficienza (sempre in rapporto allo SkyActiv-G).

Postato il 15 maggio