Mazda: nuovo brevetto che combina lo Skyactiv-X con l’aggiunta di seconda candela e precamera

Mazda ha sviluppato un modo per migliorare ulteriormente l’efficienza della tecnologia del motore Skyactiv-X, grazie all’inclusione di una seconda candela. Un brevetto è stato depositato presso l’US Patent and Trademark Office (USPTO) che descrive in dettaglio la nuova tecnologia che renderà il motore SCCI (Spark-Controlled Compression Ignition) ancora più controllabile, consentendo a Mazda di controllare i tempi e prevenire la combustione irregolare con maggiore efficacia. Il risultato comporterebbe una maggiore potenza generata utilizzando meno carburante, che potrebbe presto trovare la sua strada in modelli come la Mazda 3 e risolvere le preoccupazioni di Mazda secondo cui la tecnologia dello Skyactiv-X avrebbe poca potenza.

Il motore Skyactiv-X è unico in quanto utilizza un rapporto di compressione estremamente elevato in un motore a benzina. Si tratta di un motore a benzina che funziona come un Diesel. L’elevato rapporto di compressione fornisce calore sufficiente per accendere spontaneamente la miscela omogenea di aria e combustibile nella camera di combustione, lo stesso tipo di combustione per compressione che si avrebbe in un motore Diesel. Ciò porta a una combustione più rapida e completa, oltre ad emissioni di NOx ridotte in un motore a benzina. Tuttavia, questa tecnologia funziona meglio in condizioni di basso carico e basso regime di rotazione in quanto il rischio di detonazione (è un processo di combustione anomala che prevede l’autoaccensione della miscela) è molto elevato quando si sale con il carico.

Come funziona lo SkyActiv-X di Mazda

Per contenere il fenomeno della detonazione, Mazda in origine aveva aggiunto una candela per controllare l’avvio dell’accensione, dando così vita al motore SCCI (un motore con accensione per compressione che, può funzionare ad accensione comandata salendo con il carico e il numero di giri). Ora, però, in Mazda si sono spinti oltre aggiungendo una precamera e una candela extra alla camera di combustione. Nella sua ultima iterazione, il motore funziona solo con l’accensione per compressione in condizioni di guida a basso regime di rotazione e basso carico e spegne completamente le candele in queste condizioni. Questo dà a Mazda un altro nuovo acronimo da applicare alla loro tecnologia del motore: Homogeneous Compression Charge Ignition (HCCI). In breve, quando il carico non è elevato, il motore utilizza solo il calore e la pressione sviluppati dalla corsa di compressione per accendere la miscela di aria e combustibile nella camera di combustione. Ciò consente al motore di utilizzare una miscela estremamente magra in queste condizioni, risparmiando carburante e riducendo le emissioni.

Tuttavia, l’innovazione più interessante non è che questo motore a benzina funzioni senza l’uso delle candele in alcune condizioni. Ciò che accade quando il carico viene aumentato è la parte davvero interessante perché questo nuovo design Mazda incorpora due candele per cilindro per il suo sistema di accensione comandata e quindi con lo scocco della scintilla (SI), una delle quali è nascosta in una minuscola camera secondaria con tre fori di trasferimento della fiamma nella parte superiore della camera di combustione. Parliamo quindi di una precamera.

Come funzionerebbe l’evoluzione del motore giapponese

Poiché l’aria viene aspirata nella camera di combustione durante la corsa di aspirazione, parte del carburante viene accuratamente sincronizzato e iniettato direttamente nella camera, con dei moti di tumble sufficienti per miscelare aria e benzina (i moti di tumble sono quei vortici che hanno asse di rotazione ortogonale all’asse del cilindro). Questa miscela viene quindi compressa e una parte di essa entra nella precamera attraverso la differenza di pressione che si realizza fra le due camere passando attraverso i fori di trasferimento. In questa precamera è posizionata la seconda candela.

Quando arriva il momento di accendere la miscela in quel cilindro, la candela principale nella camera di combustione primaria si accende per prima, avviando il processo di combustione. Una frazione di millesimi dopo (o nello stesso momento, a seconda delle condizioni operative), la candela della precamera si accende, trasformando la miscela nella sua piccola camera in un plasma surriscaldato. La miscela che precedentemente era entrata nella precamera, sempre attraverso i fori, ritorna nella camera principale. Poiché i fori sono molto piccoli, in camera principale ritroviamo dei veri e propri “getti” di fiamma.

Questi “getti” di fiamma extra calda escono quindi dalla “precamera” e vanno in camera principale, accelerano l’accensione principale (aumenta la superficie della fiamma) e brucia completamente i gas residui nella camera aiutando a ridurre le emissioni. Ciò ha anche aiutato gli ingegneri a risolvere un problema riscontrato durante lo sviluppo del motore Skyactiv-X originale, che era una transizione approssimativa tra le modalità HCCI e SI.

Questo problema ha richiesto l’aggiunta di una candela per regolare la fase di accensione per compressione e prevenire la detonazione. In questa nuova iterazione, le due candele possono essere calibrate in modo diverso per appianare questa fase di transizione, livellando la curva di coppia quando il motore passa dalla modalità HCCI a quella SI.

Mentre Mazda si sta ancora immergendo nel mercato dei veicoli elettrici, avendo recentemente annunciato un nuovo range extender rotativo per la Mazda MX-30, la società crede chiaramente che il motore a combustione interna sia tutt’altro che obsoleto. Continua a sviluppare propulsori endotermici sempre più efficienti e invenzioni come questo nuova tipologia di motore a benzina con precamera dimostrano che c’è sempre qualcosa di nuovo da provare. Anche se tutti gli altri costruttori rinunciassero al propulsore a combustione interna, possiamo probabilmente essere certi che Mazda troverà un nuovo modo per ottenere più vita dal motore a benzina.