Mazda Skyactiv-G: ecco il futuro dei motori a benzina

In medio stat virtus: la virtù sta nel mezzo per Mazda. L’evoluzione dei motori a combustione interna sarà uno dei punti cardine del futuro di Mazda che però non punta affatto al downsizing. Il marchio giapponese ci ha invitato al centro ricerca e sviluppo di Oberursel in Germania, per mostrarci in anteprima alcune delle tecnologie che saranno alla base dei futuri propulsori a combustione interna, parlandoci anche dell’attuale prima generazione dei motori a benzina Mazda Skyactiv-G. Negli ultimi anni il brand nipponico ha introdotto numerose novità per migliorare l’efficienza delle vetture, senza però lederne il piacere di guida. Proprio per questo, a differenza dei principali marchi concorrenti, Mazda ha deciso di non adottare soluzioni che prevedessero il downsizing, scegliendo la dimensione giusta di ogni motore a seconda della vettura, quello che i tecnici di Hiroshima chiamano Rightsizing.

Piuttosto che diminuire la cilindrata ed adottare sistemi di sovralimentazione per compensare la perdita di potenza, in Mazda hanno deciso di affinare la tecnica di funzionamento dei propulsori, analizzando le perdite di efficienza e cercando di ridurle. Così la corsa è stata aumentata e l’alesaggio dimiuito, la testa dei cilindri ha preso una forma molto particolare, creata per distribuire al meglio la pressione ed il calore durante la combustione, mentre i sistemi di aspirazione e scarico sono stati sviluppati per ridurre le perdite di potenza e di efficienza. L’obbiettivo principale di Mazda infatti non è quello di avere un modello campione di emissioni che abbassi drasticamente la media di emissioni del brand, ma quello di avere una gamma in generale più efficiente con medie di emissioni nocive inferiori.

Non dimenticate di scaricare la Blogo App, per essere sempre aggiornati sui nostri contenuti. È disponibile su App Store e su Google Play ed è gratuita.

Mazda continua infatti a puntare sul miglioramento dei motori a combustione interna poiché, secondo le stime fatte dal marchio giapponese, nel 2020 il 90% delle automobili in circolazione sarà a combustione interna. Per Mazda quindi un’auto completamente elettrica non è, almeno per il momento, la soluzione definitiva nonostante in Giappone stia già circolando una flotta di 100 Mazda2 EV come punto di partenza per i futuri sviluppi di questa tecnologia che già oggi garantisce alla piccola giapponese un’autonomia di 200 chilometri a emissioni zero. Il futuro prossimo è dunque ibrido, con Mazda che ha già introdotto sul mercato domestico giapponese la Mazda3 ibrida, con motore 2.0 Skyactiv-G supportato da un’unità elettrica.

Mazda ha però sviluppato anche altri sistemi per migliorare l’efficienza e ridurre i consumi, senza intaccare potenza e coppia del motore. Un esempio sono i sistemi di i-Stop e i-Eloop, già disponibili su alcuni modelli SkyActiv della gamma attuale. L’i-Stop è uno start and stop estremamente veloce, che Mazda presenta come il più veloce al Mondo, con un tempo di riaccensione pari a soli 0.75 secondi. Effettivamente su strada questo sistema si rivela molto rapido nel riavvio, spegnendo la vettura solo quando è necessario e non ad ogni fermata momentanea. Ben più interessante è l’i-Eloop, un sistema di recupero dell’energia in fase di frenata, che utilizza un capacitore per ricaricare la batteria. Questo sistema risulta particolarmente efficiente e permette di caricare completamente il capacitore in soli otto secondi, potendo poi fornire corrente all’automobile per ben 80 secondi. Ciò migliora l’efficienza del motore, permettendo un minore utilizzo dell’alternatore, che viene disaccoppiato nei momenti in cui non è necessario, migliorando al contempo la durata di altri organi elettrici. L’i-Eloop è in grado di consentire, secondo i dati calcolati dai tecnici Mazda, un risparmio del 10% di carburante, con conseguente diminuzione delle emissioni.

Nel piano di Mazda per la continua evoluzione dell’efficienza dei motori a combustione interna ci sono però alcune interessanti innovazioni tecniche in corso di sviluppo. Le tecnologie Skyactiv sono infatti al primo passo di tre step evolutivi che permetteranno al costruttore nipponico di ridurre progressivamente consumi ed emissioni della propria gamma. Alcune tecnologie di controllo della combustione hanno già permesso un miglioramento notevole della gestione dello scoppio all’interno dei cilindri, con Mazda che ha così potuto aumentare fino a 14:1 il rapporto di compressione dei motori a benzina della propria gamma, con l’obbiettivo di innalzarlo fino a 18:1 nei prossimi anni con l’avvento della terza generazione Skyactiv. Alcune soluzioni alla base dell’innalzamento della compressione sono i nuovi pistoni che permettono una maggiore uniformità d’espansione dei gas, ed una conseguente miglior espulsione coadiuvata dall’utilizzo di un collettore di scarico 4-2-1 con tubi più lunghi che permettono un flusso migliore dei gas di scarico. L’iniezione diretta di Mazda permette inoltre una gestione ottimale della pressione e del ritmo di iniezione, con una miscela stratificata più omogenea di aria e combustibile che consente una combustione più breve ed intensa.

A ciò si aggiunge il sistema di alzata variabile delle valvole che migliora le fasi di aspirazione e scarico e che, grazie a numerose tecnologie dei materiali, consente una riduzione del 50% degli attriti rispetto alle normali distribuzioni. A questo si aggiunge una riduzione del 37% dell’attrito dei pistoni, con alesaggio minore per un miglioramento del raffreddamento ed una migliore volumetria della camera di combustione. I motori Skyactiv-G vantano così un attrito ridotto in media del 30% rispetto ad un motore convenzionale, oltre ad una riduzione del peso del 10% che di conseguenza si traduce in un miglioramento di prestazioni ed efficienza del veicolo del 15%.

Oltre ad illustrarci le tecnologie attuali e del prossimo futuro della famiglia Skyactiv, i tecnici del marchio giapponese ci hanno parlato anche di un futuro un po’ più lontano, fornendoci un’anteprima esclusiva di come si evolveranno i motori a combustione interna. Gli ingegneri continuano infatti a studiare dove viene persa l’efficienza delle combustione, tra calore, pompaggio, attriti ed altri effetti generati dallo scoppio. I tecnici Mazda ci hanno così spiegato che l’obbiettivo per il futuro è quello di raggiungere un isolamento maggiore della camera di combustione, così da riuscire ad avvicinarsi a quella che loro pensano come una trasformazione adiabatica, ovvero una combustione che non scambi calore con l’ambiente circostante.

Ciò implicherà l’utilizzo di nuovi materiali per i cilindri che imprigioneranno l’intenso calore della combustione all’interno del motore, consentendo così anche un’accensione spontanea del combustibile conseguentemente alla compressione. L’idea è infatti quella di utilizzare un sistema che si richiami al funzionamento del ciclo diesel, con la presenza di una candela d’accensione che però non sarà usata durante ogni ciclo, ma solo a temperature basse ed a carico ridotto. L’HCCI, acronimo di Homogeneous Charge Compression Ignition, è però una sfida tecnica non indifferente che potrebbe portare ad un’ulteriore riduzione del 30% dei consumi, con un’efficienza maggiore rispetto a quella di un motore a gasolio. Questo avverrà già nella prossima generazione, la seconda, dei motori Skyactiv-G che nei prossimi anni arriveranno progressivamente sui nuovi modelli della futura gamma Mazda.