Mazda ha ampliato la gamma del MX-30, aggiungendo anche la tecnologia ibrida PHEV adottando un inedito sistema seriale dove la parte endotermica è mossa al mitico rotativo Wankel, tornato a nuova vita adattato alla propulsione ibrida. Questa nuova variante del Wankel denominato 8C è completamente nuovo ed è stato creato apposta per fungere da generatore senza avere nessun collegamento diretto con le ruote come avviene nei sistemi ibridi paralleli o misti.
Il Wankel è perfetto per ottenere un sistema propulsivo che avesse gli stessi ingombri della powertrain elettrica. I tecnici giapponesi avevano bisogno di un motore benzina compatto ed il motore rotativo è il più compatto in assoluto consentendo di avere gli stessi ingombri adattandosi alla perfezione al telaio della MX-30 EV e di poter ricavare spazio sufficiente per il serbatoio di benzina. Nel sistema ibrido seriale extender R-EV è integrato con il motore elettrico di potenza, il generatore e l’inverter occupando una lunghezza inferiore a 840 mm.
Tre ostacoli, tutti superati brillantemente
Il capo progetto Yoshiaki Noguchi ha dovuto risolvere tre problematiche che da sempre questo propulsore si porta appresso. Bisognava ridurre il peso, abbassare i consumi e migliorare l’affidabilità.
Il vecchio glorioso Renesis aveva un design a doppio rotore ognuno dei quali aveva 654 cc. Il nuovo motore 8C ha un rotore singolo da 830 cc con un raggio della camera, trocoidale di 120 mm e una larghezza dell’alloggiamento del rotore di 76 mm. Le luci di aspirazione sono due per l’aspirazione e due per lo scarico. Il peso è stato ridotto di oltre 15 kg grazie all’utilizzo dell’alluminio per l’alloggiamento laterale della struttura esterna. L’uso dell’iniezione diretta, invece ha migliorato l’efficienza.
Iniezione diretta per migliorare l’efficienza
La soluzione di utilizzare questo tipo di iniezione era inevitabile ed era un progetto che da tempo giaceva nei cassetti dei progettisti del vecchio Renesis. L’occasione si è presentata con la possibilità di partire da un foglio bianco per la progettazione del rotore e della camera di combustione.
Uno degli ostacoli da superare era la gestione delle temperature di combustione che in un motore rotativo variano costantemente. Ottenere la combustione della miscela omogenea è molto difficile perché a differenza della camera di combustione di un motore alternativo, nei rotativi questa è sempre in rotazione.
Consumi ridotti e migliore affidabilità
Per risolvere questo problema il carburante miscelato con l’aria deve rimanere in una posizione ben precisa per avere una combustione efficiente. Nel rotativo succede che la parte superiore della miscela è magra mentre la seconda metà è ricca e non bruciando completamente viene espulsa come gas incombusto impattando in modo negativo sia sul consumo che sull’affidabilità del motore.
L’iniezione diretta consente di distribuire più uniformemente la miscela aria-carburante per concentrarla nella zona principale di combustione, migliorando l’efficienza e riducendo le emissioni. Mediante simulazioni accurate i tecnici giapponesi hanno potuto calcolare con precisione il movimento della miscela all’interno della camera ottimizzando sia il tempo d’iniezione che il corretto angolo che l’iniettore deve per ottenere una perfetta combustione con un risparmio di carburante fino al 25%. Inoltre, la maggiore vaporizzazione del carburante può avvenire a temperature inferiori evitando sprechi contribuendo ad migliorare ulteriormente la percentuale di risparmio.
EGR per ridurre le emissioni
Questo propulsore dispone anche del sistema di ricircolo dei gas di scarico (EGR). Questo funziona in modo particolare ai bassi regimi e bassi carichi, migliorando il risparmio di carburante riducendo le perdite di rendimenti per il raffreddamento dovuto alla maggiore superfice del pistone rotativo mentre avviene la combustione.
In effetti la presenza del sistema EGR appare come un eccesso di zelo visto che questo tipo di motore non ha problemi di emissioni di NOX proprio per effetto delle temperature di combustione più basse. Ma continuano a esserci problemi legati alla CO e gli HC per l’abbattimento delle quali è stato sviluppato e progettato il propulsore.
Elevato rapporto di compressione
Il motore 8C, infatti, ha un rapporto di compressione molto più elevato rispetto al passato arrivando a quota 11,9:1. Un valore tanto alto è stato possibile anche grazie alla progettazione delle componenti interne rotative del motore per una migliore tenuta della miscela attraverso dei sistemi di ritenuta ricavate sul pistone rotante.
In passato la tenuta dei gas si otteneva principalmente aumentando la pressione sul fianco e questo portava ad un inevitabile aumento dell’usura. Per ovviare a questa problematica le guarnizioni sulla punta del rotore sono state portate da 2,0 mm a 2,5 mm. Anche il rivestimento interno della camera trocoide, quella che nei motore tradizionali è assimilabile alla camicia dei cilindri, è stata rinforzata riducendo l’usura e la resistenza all’attrito.
Consumo olio normalizzato
I lati dell’alloggiamento del rotore sono rivestiti in alluminio e sono stati rivestiti attraverso un processo speciale creando una superficie ceramica che riduce ulteriormente l’usura e la resistenza. Una delle pecche del passato, il consumo eccessivo di olio, è stato annullato portando il propulsore rotativo allo stesso livello di consumo di un motore alternativo tradizionale.
Il sistema Mazda ha un funzionamento di tipo seriale. La scelta iniziale era quella di far funzionare il propulsore ad un regime costante trasformando la MC-30 BEV in una vettura elettrica EV range extender. Ma un funzionamento eccessivamente slegato tra il motore benzina e quello elettrico ha portato i tecnici giapponesi a cambiare strada imponendo un regime del motore variabile in base alle esigenze di potenza del driver. I giri del motore variano in modo continuo da un minimo molto alto di 2000 giri/minuto fino al massimo regime di 4500giri/minuto.
Potenza adeguata al compito di generatore
La potenza di 75 CV a 4.500 giri/min e 117 Nm a 4.000 giri/min potrebbe apparire limitata, ma è più che sufficiente per il compito di puro generatore a cui è demandato il propulsore benzina. Il motore elettrico sincrono a magneti permanenti, fornisce la potenza massima di sistema di 170 CV a 9.000 giri/min e 260 Nm a 4.481 giri/min.
Il corpo motore raffreddato ad olio il che rende il propulsore più compatto e grazie alla potenza di 355v è superiore ai 145cv della versione elettrica pura. Il peso complessivo aumenta di soli 58 kg con un peso complessivo di 1.778 kg consentendo un miglior rapporto peso/potenza grazie alla valore maggiore di quest’ultima.
L’MX-30 R-EV si continua a guidare come un veicolo elettrico in ogni condizione, anche alte velocità. l’accelerazione è forte e lineare con una risposta immediata senza ritardo alle ruote. Il passaggio da modalità elettrica ad ibrido automatico non è praticamente avvertibile dal conducente se non per la presenza discreta del propulsore acceso. Come tutti i sistemi di tipo seriale la marcia è sempre fluida ed in questo caso si azzerano anche le vibrazioni per effetto del bilanciamento intrinseco del motore rotativo.
Tecnologia Plug-In Extender
Nonostante i tecnici giapponesi avessero potuto adottare questo sistema come estensore della carica della vettura elettrica, hanno preferito cambiare rotta adattando la tecnologia ad una propulsione ibrida plug-in estendendo la durata della batteria da 17,8 kWh.
Il controllo di gestione di carica e scarica della batteria ha migliorato anche il suo ciclo di vita. Inoltre, ha consentito di dimezzare le dimensioni, migliorando la densità e riducendo il costo. Anche con la presenza delle componenti endotermiche e della benzina necessaria per il funzionamento del sistema, i costi sono paragonabili a quelli di una vettura elettrica.
Autonomia da 85km in elettrico
L’autonomia puramente elettrica omologata WLTP è di 85 km. L’idea dei progettisti Mazda è quella di fornire due diverse tecnologie assorbendone solo i pregi. Si può viaggiare per molti km in modalità elettrica pura, e quando la batteria è scarica sfruttare al meglio le caratteristiche di efficienza di un motore full hybrid per effettuare viaggi medio lunghi con un maggiore risparmio di carburante rispetto ad auto benzina e diesel di potenza analoga.
In ogni caso la piattaforma tecnica alla base della MX-30 non impedisce di poter allargare la gamma anche introducendo una versione EV range extender pura, il che aprirebbe anche scenari verso un eventuale versione alimentata a idrogeno, rispolverando un vecchio concept rotativo con questo carburante risalente agli anni 90 l’HR-X. L’MX-30 R-EV dichiara un livello di emissioni pari a 21 g/km, secondo il ciclo WLTP il che porta ad una riduzione del 31% i consumi rispetto ad una CX-30 nella sua motorizzazione più parca.
