Mazda Skyactiv-X, tutti i dettagli

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Il nuovo motore Mazda 2.0 litri Skyactiv-X è il primo motore benzina di serie al mondo a disporre dei vantaggi dell’accensione per compressione come quella dei diesel.

La chiave del suo funzionamento è l’uso di una miscela aria-combustibile estremamente magra, efficiente nei consumi e nelle emissioni: 2-3 volte più magra di quella oggi utilizzata nei motori convenzionali. Questa miscela contiene così poca benzina rispetto all’aria, che un normale motore ad accensione per scintilla non riuscirebbe a innescarne lo scoppio.  Mazda già adotta solo elevati rapporti di compressione sui suoi attuali motori a benzina Skyactiv per ridurre i consumi di carburante. Ciò ha portato all’idea di aumentare ancor di più il rapporto di compressione e di provocare l’accensione della benzina per semplice compressione, come di norma nei moderni motori diesel.

Questo concetto di motore è stato provato in precedenza da diversi costruttori con il sistema HCCI (accensione per compressione a carica omogenea) ma nessuno è stato in grado di gestire in modo affidabile il passaggio fra l’accensione spontanea e l’accensione per scintilla. L’esclusiva soluzione Mazda al problema è l’accensione per compressione controllata da candela (SPCCI – Spark Plug Controlled Compression Ignition) che consente al motore di passare senza soluzione di continuità fra la combustione convenzionale e l’accensione per compressione, utilizzando la candela d’accensione per attivare entrambi i tipi di combustione in modi diversi.

Ecco come funziona. Un processo di iniezione sdoppiato crea due zone distinte di miscela aria-benzina all’interno della camera di scoppio quando commuta alla combustione per compressione. Dapprima, nella fase di aspirazione, una serie di iniezioni inondano la camera di scoppio di una miscela povera di benzina (con una elevata percentuale di aria), quindi in fase di compressione effettua una iniezione di precisione creando una zona più ricca di carburante nebulizzato direttamente attorno alla candela di accensione. Immaginate una ciliegia su una torta, dove la ciliegia è la zona più ricca e la torta è la miscela povera.  Grazie all’elevato rapporto di compressione 16,3:1 della tecnologia a benzina Skyactiv, la prima carica è comunque al limite dell’accensione spontanea. Per accendere la miscela nel momento giusto, con una piccola iniezione di carburante nebulizzato viene creato un nucleo più ricco. Quando la candela emette la scintilla incendia la zona locale della miscela aria-benzina. Questo aumenta la pressione nella camera di scoppio a un punto tale da incendiare la miscela magra.

Il processo funziona solo a carico parziale (guida tranquilla) e con una miscela magra (con una percentuale di aria molto maggiore rispetto a quella di un normale motore a benzina) migliorando i consumi di carburante. Invece, quando il guidatore chiede più potenza, il motore passa senza soluzione di continuità al funzionamento normale, incendiando una convenzionale miscela aria/benzina “stechiometrica” a 14,7:1. La combustione convenzionale viene utilizzata solo con carichi elevati del motore e durante gli avviamenti a freddo. Attraverso il controllo operato dalla candela di accensione si possono evitare le problematiche di battito in testa e di instabilità della combustione, ottenendo una transizione senza soluzione di continuità tra accensione per compressione e accensione per scintilla. Quando il motore funziona in modalità di accensione per compressione, consuma meno benzina e produce meno emissioni di CO2.

Inoltre, dato che il sistema SPCCI è tanto stabile rispetto al sistema HCCI che non lo era, esso può essere impiegato con maggiore frequenza nell’intera fascia d’utilizzo, il che significa che il motore può funzionare per oltre l’80% del tempo in una modalità molto efficiente. Il risultato sono consumi di carburante inferiori del 20% rispetto a quelli di Skyactiv-G e con una coppia aumentata del 10-30% a seconda del regime. Con miglioramenti che sono particolarmente elevati con carico ridotto del motore, Skyactiv-X migliora i consumi e riduce le emissioni di CO2 e NOx, sfidando la comune convinzione che i motori a benzina di media cilindrata consumino parecchio in città.

Combinando i vantaggi dei motori a benzina e di quelli diesel, il sistema SPCCI offre prestazioni eccezionali in fatto di potenza, accelerazione e rispetto dell’ambiente, rendendo lo Skyactiv-X un’alternativa fantastica per chi preferisce i motori a benzina, con i vantaggi del diesel.

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