La Mazda ha aggiornato il suo SUV medio la CX-5 con la nuova generazione di motorizzazioni Skyactiv, un propulsore che farà il suo debutto in Europa per il Salone di Ginevra. Due le versioni Skyactiv-G, 2.0 litri e 2.5 litri, e Skyactiv-D 2.2 litri diesel. Oltre alle nuove motorizzazioni la CX-5 approfitterà per un aggiornamento delle componenti con l’adozione di un nuovi sistema di telecamere, ed il portellone elettrico oltre a nuove finiture per gli arredi dell’abitacolo.
Skiactiv-G Benzina
Si tratta del primo propulsore a benzina al mondo che riesce a raggiungere un rapporto di compressione di 14:1. Negli attuali motori a benzina, anche quelli più evoluti non si riesce ad avere un rapporto di compressione migliore di 12:1 con una media di 10:1. Avere un rapporto di compressione più alto migliora in modo considerevole l’efficienza termica fino al 9%,. Il motivo per cui i progettisti non vanno oltre certi valori per il rapporto di compressione non è per limiti tecnologici, ma per il semplice fatto che in genere ci sono effetti collaterali nocivi come la perdita di coppia ed il sopraggiungere del fenomeno di battito in testa fenomeno dovuto all’accensione spontanea della miscela di carburante. I tecnici della Mazda sono intervenuti sulla controllo della temperatura sfruttando la quantità di gas di scarico residui che restano in camera di combustione al momento della chiusura della valvola. l passaggio dall’8% al 4% della gas residuo, consente di abbassare la temperatura in camera di combustione al momento di immettere nuova miscela portandola ad un valore analogo per un rapporto di compressione canonico di 10:1, che corrisponde a 750°, impedendo di fatto il battito in testa sfruttando appieno il vantaggio del rapporto di compressione più elevato.
Il modo trovato dai tecnici giapponesi per controllare la percentuale di gas di scarico residui, passa attraverso la progettazione di un collettore disegnato 4-2-1 più lungo. In questo modo quando il cilindro tre apre la valvola di scarico per fa evacuare i gas, la parte che tende e rientrare nel cilindro connesso, cosa che avviene anche in un collettore più corto dove percorrere un tratto di lunghezza maggiore, in questo modo arriverà nel cilindro in quantità ridotta. Con un condotto di scarico lungo 600mm, si è riusciti a limitare anche la perdita di coppia tipica di un motore ad alto rapporto di compressione, ovviamente per motivi di spazio il collettore non è di forma lineare come si vede in figura ma adotta una forma ad anello. Un percorso maggiore, porta ad un inevitabile raffreddamento dei gas di scarico prima che questi raggiungano il catalizzatore, impedendo a quest’ultimo di lavorare in modo ottimale. Per evitare questo problema la temperatura dei gas di scarico viene aumentata ritardando i tempi di accensione della miscela in fase di combustione.
Lo studio attendo della fase di combustione da parte dei tecnici giapponesi ha consentito di ottenere una combustione omogenea grazie ad una cavità ricavata sul cielo del pistone, sfruttando l’ottimizzazione dei tempi di iniezione tenendo la miscela raccolta più vicino alla candela. La camera ricavata sul cielo del pistone ha anche permesso di migliorare le condizioni di lavoro per la testa, con un controllo della propagazione della fiamma che va lambire la parte interessata. Infine una combustione più rapida, grazie all’utilizzo di iniettori multi-foro, polverizzano e aumentano la pressione della benzina, bruciando tutta la miscela anticipando il sopraggiungere dell’effetto del battito in testa.
Skyactiv-D
Per la progettazione delle motorizzazioni diesel, i tecnici giapponesi hanno posto particolare attenzione all’annoso problema del controllo degli NOx, ovvero gli ossidi di azoto, le fantomatiche polveri sottili. Questi si formano come conseguenza dell’accensione spontanea che avviene nella camera di combustione per effetto dell’alta pressione e temperatura a cui trova l’aria quando il gasolio viene iniettatonel cilindro. La soluzione Mazda è quella di ritardare l’iniezione del gasolio fino a che il pistone non ricomincia a scendere dal punto morto superiore, in questo modo la temperatura e la pressione nel cilindro si abbassano, e la combustione genera meno NOx, un vantaggio che va a scapito dell’efficienza consumando leggermente più gasolio. Quando in diesel c’è una riduzione del rapporto di compressione, l’accensione della miscela richiede più tempo consentendo una migliore miscelazione di aria e carburante, con una combustione più uniforme senza avere aree con picchi localizzati ad alta temperatura e zone con un apporto insufficienze di ossigeno.
Il basso rapporto di compressione, consente allo SKYACTIV-D di avere minori sollecitazioni in fase di combustione, il che porta anche un diverso dimensionamento delle componenti del motore, dai pistoni, fino al monoblocco nella sua interezza, per un risparmio di peso complessivo nell’ordine del 25% totale, il che consente allo Skyactiv-D di avere un peso di un’analogo ad motore di pari cilindrata a benzina. Il lavoro fatto dai tecnici giapponesi non è stato comunque esente da problemi. Abbassare il rapporto di compressione può creare difficoltà di avviamento a freddo, ed accensioni non omogenee del gasolio nelle fasi critiche del riscaldamento. Gli iniettori piezoelettrici multi-foro consentono di variare il numero delle iniezioni, la loro frequenza, la concentrazione della miscela, garantendo un perfetto avviamento a freddo.
Nella fattispecie il nuovo iniettore può produrre fino ad un massimo di 9 iniezioni, che possono essere suddivise in pre-iniezione, iniezione principale e post-iniezione, utilizzate in base alle esigenze di utilizzo da parte del guidatore. Nella fase di risaldamento, la Mazda una un sistema denominato VVL, ovvero alzata variabile della valvola di scarico. Un sistema che consente di tenere aperta la valvola durante la corsa di aspirazione per richiamare il gas di scarico caldo all’interno del cilindro, in questo modo viene aumentata la temperatura dell’aria, aumentando la temperatura di compressione, stabilizzando l’accensione. Infine lo Skiactiv-D si dota di due turbocompressori, un turbo piccolo per ottenere un’elevata coppia con una risposta immediata ai bassi ed un turbo di dimensioni più generose in serie per ottenere un’elevata potenza agli alti regimi. In questa configurazione il nuovo diesel Mazda oltre ad essere uno dei più puliti ed efficienti del mercato, con consumi bassi, garantisce una potenza di 190cv e 450Nm di coppia massima.
Daniele Amore