Manos a la obra: cómo el diésel de gasolina de Mazda puede aumentar las MPG entre un 20 y un 30 por ciento

IRVINE, Calif. - Una pequeña flota de Mazda3 en negro mate y desgastados lleva una nueva tecnología asombrosa debajo del capó, llamada SkyActiv-X: usan gasolina, pero comprimen tanto el combustible que se quema espontáneamente como un motor diesel. Las ganancias de eficiencia podrían ascender al 20 por ciento, posiblemente un 30 por ciento más que el mismo motor quemando gasolina de la manera tradicional, cree Mazda.

Una prueba de manejo muestra que la tecnología SkyActiv-X de Mazda realmente funciona y debería estar disponible en 2019. Los prototipos de hatchback deportivo compacto mostraron una potencia sólida bajo aceleración. Los niveles de ruido eran aceptables gracias a la gran cantidad de material de amortiguación del sonido, incluso alrededor del motor. Y con SkyActiv-X, no debería haber ninguna preocupación por la contaminación del combustible diesel.



Con un motor de gasolina tradicional, la combustión comienza cuando se enciende la bujía. Con un diesel es cuando se inyecta combustible. Con un encendido por compresión de carga homogénea (HCCI), combustión cuando el calor y la presión son altos. HCCI es uno de los dos modos Mazda SkyActiv-X. (Fuente: Mazda)



Cómo funciona SkyActiv-X: Compresión de carga homogénea

El motor SkyActiv-X funciona de dos formas o modos: uno como un motor diésel, excepto que utiliza gasolina que se comprime y se enciende automáticamente; y uno como un diesel con una carga de mezcla pobre de aire y combustible que necesita un ligero impulso de una bujía para elevar la temperatura y la presión hasta el punto en que la mezcla pobre se apaga. La relación de compresión es 16: 1.

Este primer modo es encendido por compresión de carga homogéneao HCCI. Otros fabricantes de automóviles han trabajado en esto durante años, con diversos grados limitados de éxito. A menudo emplean mezclas de aire pobre / combustible. Si HCCI fuera la única tecnología utilizada, sería un desafío mapear e implementar las mezclas de aire / combustible necesarias contra las temperaturas dentro de los cilindros, el índice de octanaje y otros factores. El HCCI también se ve desafiado por las altas velocidades del motor (rpm) y la fuerte aceleración (algo que disfrutan los conductores de Mazda). Mazda se dio cuenta de que HCCI no podía ser el único modo de motor. Pero podría ser una parte importante del ecosistema SkyActiv-X.



Con encendido por compresión controlado por chispa, una mezcla pobre de aire y combustible no se enciende solo con la presión. Una chispa enciende una bola de fuego que calienta y presuriza aún más el cilindro, lo que provoca una ignición por compresión en el resto del cilindro. (Mazda)

Cómo funciona SkyActiv-X II: Spark aumenta el encendido por compresión

Un segundo modo es encendido por compresión controlado por chispa (bujía), o SPCCI. El automóvil cambia automáticamente al encendido SPCCI cuando hay más carga de la que HCCI puede soportar. Con SPCC, hay una bujía involucrada pero, dice Mazda, la chispa solo provoca la ignición indirectamente. (Si encendiera directamente toda la mezcla de combustible / aire, sería solo un motor de gasolina de alta compresión). Se bombea aire adicional al cilindro a través de lo que Mazda llama un sobrealimentador, aunque solo bombea más aire para crear un motor más delgado. mezcla de combustible / aire, lo que significa más aire que la relación estequiométrica de aire a combustible de 14,7: 1.

SkyActiv-X mezcla aire y combustible durante la carrera de admisión del cilindro, manteniéndolo justo por debajo del nivel de autoencendido, que es un objetivo que cambia constantemente según la temperatura del cilindro, el índice de octanaje de la gasolina y la relación aire / combustible. Justo cuando el pistón completa la carrera de compresión y está a punto de iniciar la carrera de potencia descendente, el inyector de combustible de alta presión agrega un rastro más de combustible y la bujía lo enciende inmediatamente. Eso eleva la temperatura y la presión del cilindro lo suficiente como para prender fuego a la mezcla primaria de aire / combustible y lograr una combustión completa, por lo que no se agota el hollín. Por lo tanto, la bujía no enciende directamente la mayor parte de la mezcla de aire / combustible.



Más potencia, mayor economía

El Mazda3 2018 vendido hoy genera 155 hp, produce 150 libras-pie de torque y obtiene 37 mpg en carretera con su motor de cuatro cilindros SkyActiv-G de 2.0 litros con una relación de compresión de 13.0: 1 en gasolina regular (sí, eso es una relación de compresión sorprendentemente alta ya).

Si se logran las metas de Mazda de 20 por ciento, posible 30 por ciento, mejoras, eso significaría que un motor SkyActiv-X de 2.0 litros genera 186-202 hp, 180-195 lb-pie de torque y 44-48 mpg en carretera. Eso es excelente para un automóvil sin el turbocompresor que genera más combustible y aire. Mazda fija el motor SkyActiv-X que ahora se está probando a 178 hp y 170 libras-pie de torque.

SkyActiv-X es parte del proyecto Sustainable Zoom-Zoom 2030 de Mazda que cubre la seguridad y el medio ambiente. En comparación con una línea de base de 2010, Mazda planea reducir las emisiones de CO2 del pozo a la rueda (un indicador del consumo de combustible) en un 50 por ciento en 2030 y en un 90 por ciento en 2050. Debido a la baja tasa de aceptación de híbridos, complementos y En la actualidad, los vehículos eléctricos puros en los EE. UU. (alrededor del 2 por ciento de todas las ventas / arrendamientos), Mazda ve mayores ganancias a corto plazo al hacer que los motores de gasolina y diesel sean más eficientes. Así SkyActiv-D (diésel), SkyActiv-G (gasolina) y SkyActiv-X (HCCI / SPCCI gasolina diésel).

El material amortiguador de sonido rodea el motor. Observe la junta frente a la mano derecha del ingeniero. Las puertas tienen sellos dobles.

Mejores asientos, más aislamiento acústico

Los asientos de última generación ayudan a la comodidad y combaten la holgura.

Los motores diesel han sido inherentemente ruidosos y rudos. Solo en los últimos 5 a 10 años ha sido difícil saber desde el interior que estás en un automóvil diésel. Mazda está trabajando aún más para eliminar los signos de aspereza de los vehículos SkyActiv-X. Hay un material de insonorización considerable en las mulas de prueba.

Por separado, Mazda está desarrollando asientos para automóviles de próxima generación que no conducen a asientos encorvados (foto) y que utilizan espuma de alta densidad para absorber las vibraciones del motor y la conducción. Esto es lo que encontrará en un vehículo de nivel Audi, pero el otro objetivo de Mazda es entregar autos premium a precios convencionales y los crossovers CX-9 y CX-5 son ejemplos prometedores. Mazda también está reelaborando el asiento del conductor frente a la colocación de los pedales para que los dos o tres pedales estén directamente en frente del conductor, no en ángulo descentrado.

En nuestras pruebas de manejo en y alrededor de la costa del sur de California, los autos estaban razonablemente bien educados. La banda de potencia era amplia, lo que sugiere que Mazda podría llevar la transmisión automática de seis velocidades a producción, sin necesidad de aumentar hasta ocho o más velocidades. (También había un auto de prueba manual de seis velocidades, y un manual debería estar en los planes de Mazda para SkyActiv-X). Aquellos que pisaron fuerte el acelerador fueron recibidos con ruidos ocasionales. Los diésel suelen ser más ruidosos cuando hace frío y los coches de prueba en los que entré ya estaban en marcha y listos para conducir.

La línea de tiempo de Mazda tiene SkyActiv-X llegando en el año calendario 2019, primeros híbridos y vehículos eléctricos en 2019, y un diesel Skyactiv de segunda generación en 2020 (EE. UU. Aún espera la primera generación). ICE es un motor de combustión interna, i-ActivSense incluye asistencia al conductor y conducción autónoma. El diésel SkyActiv-X tendrá una carrocería nueva. Kodo es el lenguaje de diseño de Mazda del automóvil como algo vivo / en movimiento, que crea un vínculo entre el conductor y el automóvil, o 'caballo y jinete como uno (jinba ittai)'.

SkyActiv-X: ¿Nos vemos en 2019?

Mazda apunta SkyActiv-X para el año calendario 2019 en lo que sería un nuevo chasis, probablemente también la cuarta generación del Mazda3. El Mazda3 es actualmente el segundo más vendido de Mazda después del CX-5, con 75,018 vendidos en 2017 y poco menos de 100,000 el año anterior.

Al mismo tiempo, Mazda continúa con su objetivo de obtener más potencia y / o eficiencia de la mayoría de los componentes y lo ha sido durante la mayor parte de la última década. Incluyen el 15 por ciento de los motores de gas MZR “MaZda Responsive” de la era de 2001 hasta el actual SkyActiv-G, el 20 por ciento de MZR-CD (diésel) a Skyactiv-D; 1 por ciento en transmisiones manuales y 4-7 por ciento en automáticas SkyActiv Drive; 3-5 por ciento en 100 kg (220 libras) de reducción de peso.

La producción SkyActiv-X también obtendría un motor eléctrico híbrido suave. Lo más probable es que sea un Sistema de 48 voltios lo que permite una pequeña batería de iones de litio y un paquete compacto, aunque Mazda declinó hacer comentarios.

Mazda ya tiene la mejor economía de combustible general de la industria (y lo ha hecho durante cinco años consecutivos), alcanzando 29.6 millas por galón en general para el año 2016. SkyActiv-X y SkyActiv-D (diésel) solo ayudarán. Con SkyActiv-X, es aún más sorprendente viniendo de uno de los fabricantes de automóviles más pequeños de la industria. Aunque pequeño puede ser una ventaja, dice el ingeniero de desarrollo de vehículos de Mazda, Dave Coleman: 'Si el ingeniero necesita hacer un cambio, puede estar sentado junto a la persona que puede hacerlo realidad'.

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