Mazdin novi motor s kompresionim paljenjem svojevremeno se nametao kao spasitelj tehnologije s unutrašnjim sagorevanjem. Međutim, nekoliko godina kasnije, uviđamo da se to nije obistinilo.
Pre više od šest godina, Mazda je debitovala s tehnologijom koja je obećala da će doneti revoluciju u oblasti tradicionalnih pogonskih agregata. Ipak, čini se da je sve bila lažna uzbuna.
Skyactiv-X, kako ga naziva japanska marka, predstavljao je krunu višedecenijskog istraživanja i razvoja na planu benzinskih motora s kompresionim paljenjem. Godinama su veliki proizvođači automobila i istraživačke grupe radili na kreiranju motora s kompresionim paljenjem (HCCI), koji je obećavao ekonomičnost sličnu dizelu, uz mnogo manju emisiju štetnih gasova.
Ford, GM, Nissan, Honda, Mercedes-Benz i Hyundai, razvili su prototip HCCI motora, a čak je i Ministarstvo energetike SAD finansiralo istraživanje ove tehnologije. Dok je veći deo tih napora naizgled nestao s radara, Mazda je paljenje uz pomoć kompresije učinila stvarnim.
Hajde da se podsetimo na neke osnove: benzinski motori su obično pokretani Otto ciklusom. U ovom slučaju motor koristi svećicu za paljenje mešavine vazduha i goriva, ili prethodno pomešane unutar usisnog sistema, ili u okviru direktnog ubrizgavanja, gde se gorivo i vazduh mešaju u samoj komori za sagorevanje. Dizel motori rade, pogađate, u dizel ciklusu. Kompresija je ta koja stvara neophodnu toplotu za paljenje mešavine vazduha i goriva. Dakle, nema svećica.
„Dizel motor ima bolju efikasnost od benzinskog motora jer ga možemo pokrenuti s većim stepenom kompresije“, kaže Margaret Vuldridž, profesorka na programu mašinskog inženjeringa Univerziteta u Mičigenu. „Međutim, Otto ciklus je suštinski efikasniji od dizel ciklusa, tako da ako možemo da pokrenemo motor koji koristi svećice s većim kompresionim odnosom, iz njega ćemo izvući bolju efikasnost“, kaže Vuldridž. „Dakle, u suštini se radi o svojstvima goriva kao ograničavajućem faktoru.“
HCCI motor koristi benzin, ali radi nešto poput dizela, koristeći kompresiju umesto varnice, radi brzog i ravnomernog paljenja veoma siromašne smeše vazduha i goriva. Ta mešavina se generiše na isti način kao i kod benzinskog motora, stvarajući homogeno, ne heterogeno punjenje kao kod dizel motora. Članak časopisa Scientific American iz juna 2001. to objašnjava na dobar način: „Budući da je količina sagorelog goriva mala u poređenju sa zapreminom vazduha unutar HCCI motora, temperature sagorevanja ostaju relativno niske. To znači da motor proizvodi samo male količine azot-oksida i dioksida (NOx). Takođe, pošto je punjenje temeljno izmešano i ne sadrži višak goriva, sagorevanje stvara samo male količine čađi. Efikasnost motora je visoka, jer HCCI proces sagorevanja omogućava upotrebu visokih kompresionih odnosa sličnih dizelu (generisanje više snage po jedinici sagorelog goriva) i zato što, poput dizel motora, HCCI jedinice mogu da ispune zahteve opterećenja bez upotrebe prigušivanja usisa, eliminišući takozvane gubitke pri disanju.“
Sve je to u redu, ali sagorevanje u HCCI motorima je proces koji je teško kontrolisati, tako da je funkcionisanje moguće samo u okviru veoma malog skupa parametara. Izveštaj New York Timesa iz avgusta 2007. o prototipu GM-ovog HCCI motora, napominje da je kompresiono paljenje bilo dostupno samo između 1.000 i 3.000 o/min. Čak i unutar tog raspona, vozač je morao da bude veoma oprezan s papučicom gasa. Izvan tog radnog opsega, motor se vraćao na tipično paljenje.
Benzinski motor Otto ciklusa koristi varnicu za kontrolu vremena paljenja, dok dizel motor koristi ubrizgavanje goriva za istu svrhu. Vulridž kaže da oba sistema nude superpreciznu kontrolu nad performansama motora. Postizanje takve preciznosti s HCCI motorom je mnogo teže bez ovih poluga. Bez varnice, kompresiono paljenje sa siromašnom smešom vazduha i benzina je nepredvidivo, a u nekom trenutku automobil mora u svakom slučaju da pređe na paljenje uz pomoć svećice.
Mazdina velika inovacija bila je upotreba varnice za kontrolu kompresionog paljenja u procesu koji se maštovito naziva Spark Controlled Compression Ignition (SPCCI) – “kompresiono paljenje kontrolisano varnicom”. Kao što objašnjava članak iz Mazdinog odeljenja za odnose s javnošću u Velikoj Britaniji, Skyactiv-X motor stvara veoma siromašnu smešu vazduha i goriva tokom usisnog takta.
Na kraju takta kompresije, ubrizgava se malo više goriva. Ovo u suštini stvara dve mešavine vazduha i goriva, bogatu koja se formira neposredno uz svećicu i siromašnu koja se rasprostire u celoj komori za sagorevanje. Svećica pali bogatiju smešu, a na taj način kreirana vatrena lopta zatim zapaljuje siromašnu smešu, započinjući proces kompresionog paljenja. Budući da se svećica uvek koristi, prebacivanje između kompresionog i paljenja uz pomoć varnice, dešava se brzo i neprimetno.
Za pokretanje je potrebno mnogo novog, a za pretpostaviti je i skupog hardvera. Senzor pritiska u cilindru u svakom trenutku nadgleda uslove, dok sistem za ubrizgavanje goriva pod visokim pritiskom, poput dizela, precizno meri gorivo. Mazda takođe koristi kompresor sa spojnicom tipa Roots, ne da bi povećala izlaznu snagu, već da bi povećala mešavinu vazduha i goriva radi udvostručivanja idealnog odnosa od 14,7:1.
Prilikom lansiranja, Mazda je saopštila da 2,0-litarski Skyactiv-X motor donosi uštedu na planu potrošnje goriva od 20 do 30 odsto u poređenju sa Skyactiv-G pandanom. U svojoj trenutnoj iteraciji, s kompresionim odnosom 15:1 (ranije je radio na 16,3:1), Skyactiv-X pruža 186 ks i 240 Nm, u poređenju sa 122 ks i 213 Nm klasičnog motora. Ipak, Skyactiv-X po evropskom WLTP ciklusu troši 5,4 litra benzina na 100 kilometara (u Mazdi3), dok Skyactiv-G troši 5,6 litara. Emisija ugljen-dioksida takođe pada sa 127 g/km na 121 g/km.
Dakle, reč je o prilično velikom povećanju snage uz izvestan napredak po pitanju ekonomičnosti. Pored toga, Mazda3 sa Skyactiv-X motorom u vrhunskim specifikacijama košta samo osam odsto više. Zvuči sjajno, ali Skyactiv nije uspeo da zapali svet, bar za sada.
Japanska marka je potvrdila da radi na Skyactiv-X šestocilindarskom motoru, koji će se naći u Evropi, verovantno ne i u Americi. Ipak, treba imati u vidu da funkcionisanje SPCCI tehnologije zahteva skup hardver. Mazda je relativno mali proizvođač automobila. Nema resurse kao neki giganti, ali se suočava s istim pritiscima vezanim za elektrifikaciju. Iz tog razloga nameće se pitanje sa li je Skyactiv-X profitabilan, kao i da li će ikada biti?
Trenutno je fokus kompanije na hibridna, „plug-in“ hibridna i električna vozila. SPCCI može biti dobro prilagođen hibridnom pogonskom sistemu, gde automobil drži motor u njegovom najefikasnijem radnom okviru i upravlja interakcijom između motora SUS i elektromotora. Međutim, isto tako rade i Atkinsonov i Milerov ciklus sagorevanja, koje koriste današnji hibridni automobili i nijedan od njih ne zahteva „fensi“ SPCCI.
Na kraju krajeva, malo je prerano da se donese presuda o Skyactiv-X motoru, ali čini se da mu podeljene karte ne idu u korist. Ipak, živimo u svetu koji se stalno menja. Mazda još uvek ima šanse da dokaže da nismo u pravu.
