Mazda Skyactiv-X: come funziona il benzina che si crede un diesel
Skyactiv-X come funziona, consumi e prezzo del benzina M Hybrid in uscita su Mazda 3 e CX-30
Mazda Skyactiv-X, come funziona il benzina che si crede un diesel? L'ultima novità dei giapponesi si prepara ad arrivare in commercio debuttando su Mazda 3 e Mazda CX-30 ed evolve una tecnologia già nota, gli HCCI. Per capire il funzionamento di questo motore, però, bisogna fare un passo indietro parlando di benzina vs diesel e delle differenze tra le due alimentazioni.
COME FUNZIONA UN MOTORE
In un motore si converte energia chimica in energia meccanica sfruttando come base un vettore energetico, qualcosa che può essere utilizzato per produrre calore o lavoro meccanico. I vettori energetici sono tanti: l'elettricità nelle batterie o l'idrogeno per le auto elettriche, l'aria compressa, l'acqua (se sfruttata nel suo potenziale cinetico come accade nelle centrali), il gas e infine la benzina e gasolio che derivano dal petrolio.
Limitandoci ai motori tradizionali, in camera di combustione avvengono una serie di reazioni che trasformano il potenziale del vettore energetico (benzina o gasolio) in lavoro meccanico: tramite una serie di leveraggi questo potenziale viene trasferito alle ruote che muovono il veicolo.
La chiave di tutto è la miscela aria e benzina (o diesel), il rapporto tra comburente e combustibile, e la compressione della stessa che determinerà l'efficienza del processo.
BENZINA VS DIESEL
In un motore ciclo Diesel il rapporto di compressione è maggiore perché all'aumentare della pressione aumenta la temperatura e si innesca la combustione della miscela molto più magra rispetto a quella dei benzina. Questo dipende dal fatto che il gasolio ha un potere anti-detonante maggiore rispetto alla benzina e che l'innesco di tutto il processo non avviene con la classica candela che crea un fronte di fiamma (aumentando gradualmente la pressione in camera di combustione) ma piuttosto con un rapido aumento delle condizioni ambientali (pressione e quindi temperatura) che portano alla combustione.
Combinando un alto rapporto di compressione e l'utilizzo di una miscela molto magra si ha una riduzione dei consumi rispetto ad un motore a benzina.
Nel ciclo Otto a benzina, invece, la candela gestisce l'accensione creando un fronte di fiamma che, propagandosi, completa la reazione della miscela. Uno dei problemi osservati nel tempo con gli HCCI riguarda il fenomeno del battito in testa: a causa del minor potere anti-detonante della benzina, pressioni elevate (che vorremmo idealmente per raggiungere un'efficienza maggiore) causavano il knocking, un'ennesima combustione non graduale e imprevista di una parte di miscela.
Ricordandoci che in un motore ciò che avviene nei cilindri deve sempre essere controllato per garantire il corretto funzionamento della macchina, risulta chiaro che il battito in testa è un fenomeno da scongiurare, oltre che potenzialmente pericoloso per la salute stessa delle componenti.
COME FUNZIONA SKYACTIV-X
Skyactiv-X con SPCCI risolve il problema del battito in testa aumentando il livello di controllo su quanto avviene in camera. Un sensore posto tra iniettore e candela si occupa di monitorare costantemente la situazione all'interno della camera di combustione dove la situazione richiama il mondo dei motori ciclo Diesel: maggior rapporto di compressione e utilizzo di miscela magra.
Il trucco sta nel portare al limite dell'auto-detonazione la miscela magra: la candela controlla sempre l'accensione innescando un processo che farà superare quel limite. L'iniezione di una piccola parte di miscela più ricca nelle immediate vicinanze della scintilla crea un fronte di fiamma che, propagandosi, aumenta ulteriormente la pressione.
A questo punto si supera il limite precedentemente raggiunto creando quindi le condizioni ambientali per far bruciare il resto della miscela e spingere il pistone che convertirà tutto in lavoro meccanico. I vantaggi sono diversi: la combustione simultanea in un volume ridotto consente di incrementare la coppia e l'efficienza proprio come accade per i diesel e la miscela utilizza più aria e quindi ci fa risparmiare sulla benzina necessaria.
Va ricordato che Skyactiv-X non funziona sempre in modalità "diesel" ma continua ad alternare un funzionamento tradizionale, con miscela stechiometrica in cui il rapporto tra aria e benzina è quello ideale (14,7:1), al funzionamento per compressione con accensione comandata. La scelta di una modalità o dell'altra dipende dal carico che, a sua volta, dipende dalla situazione di guida e dalle richieste che arrivano alla centralina tramite pedale del gas. In ogni caso la candela è sempre utilizzata per controllare l'accensione in camera e gestirne i tempi
Ad affiancare il quattro cilindri da 180 CV e 224 Nm di coppia massima c'è un compressore volumetrico che contribuisce in parte a ridurre le emissioni (viene definito "lean-supercharger" perché il suo scopo non è la potenza ma smagrire) insieme ai sistemi a cui siamo abituati: catalizzatore, riciclo dei gas di scarico per la gestione delle temperature e filtro antiparticolato.
A causa dell'eccesso di aria della miscela magra, proprio come accade nei diesel, la reazione che porta alla formazione degli NOx sarebbe in teoria incentivata dalla grossa quantità di ossigeno e dalla temperature elevata. Questo è il motivo che ha portato i più recenti benzina (sempre più magri per risparmiare) a dotarsi di filtri.
Per ridurre la formazione degli ossidi di azoto in una situazione in cui la miscela non è stechiometrica (quindi non consuma completamente i reagenti pur restando nei parametri in cui la reazione è possibile), si agisce lavorando su una combustione uniforme e sulla riduzione dei picchi di temperatura.
Tutto questo viene affiancato dal sistema mild-hybrid a 24V con il motogeneratore che si occupa si assistere il benzina nei transitori (ripartenze da fermi, in parte nelle riprese) tramite l'elettricità accumulata durante le fasi di rigenerazione.
SKYACTIV X: CONSUMI
Mazda dichiara una media di 5,8 litri ogni 100 chilometri, consumi relativi a Mazda 3 nel ciclo di omologazione WLTP (clicca qui per il nostro speciale su Euro 6D vs Euro 6D Temp e WLTP). Il consumo di Skyactiv-X sale a 6,3 litri per la versione con cambio automatico.
Vedremo più avanti quali saranno i consumi reali con le nostre prove di Mazda 3 e Mazda CX-30 in versione Skyactiv-X.
SKYACTIV-X: QUANTO COSTA?
Mazda 3 M Hybrid con Skyactiv-X parte dalla Executive da 27.800€ nella versione con il cambio manuale e arriva, nell'allestimento top di gamma, a 35.000€. A questa cifra avremo a disposizione la Mazda 3 Exclusive con trazione integrale e cambio automatico.
Configuratore online Mazda 3 Skyactiv-X
Su Mazda CX-30, Skyactiv-X è disponibile dall'allestimento Executive. CX-30 Executive con il manuale costa 29.350€. La top di gamma con Skyactiv-X è invece la Exclusive con cambio automatico e trazione integrale che costa 38.150€.
