Mazdan Skyactiv-Z: puhtaampi bensiinimoottori tulevaisuuteen

Mazdan rohkea askel: bensiinimoottori, jonka väitetään olevan sähköautoja puhtaampi

Mazdan mukaan uusi Skyactiv-Z-moottori vie polttomoottoritekniikan alueelle, jonka monet ovat ajatelleet kuuluvan vain sähköautoille. Japanilaisvalmistaja ei tyydy parantamaan polttoainetaloutta, vaan on uudistanut palamistapahtumaa, lämmönhallintaa ja hybridijärjestelmän integrointia. Tavoitteena on vähentää perinteisiä päästöjä ja parantaa hyötysuhdetta merkittävästi.

Miten Mazda kehitti Skyactivista jotakin uutta

Mazda on hionut Skyactiv-filosofiaansa yli vuosikymmenen ajan: tavoitteena ovat yksinkertaisemmat ja kevyemmät moottorit sekä älykkäämpi lämmönhallinta. Skyactiv-Z on kehitystyön seuraava vaihe. Lisäahtamisen tai monimutkaisten pakokaasujen puhdistusjärjestelmien sijaan Mazda kehitti edelleen alun perin SPCCI-nimellä esiteltyä tekniikkaa eli kipinäohjattua puristussytytystä.

Käytännössä järjestelmä yhdistää kipinäsytytyksen hallittavuuden puristussytytyksen tehokkuuteen. Erittäin laiha ilma-polttoaineseos johdetaan sylinteriin ja puristetaan lähelle itsesyttymisrajaa. Sytytystulpan läheisyyteen tehtävä pieni, tarkasti ajoitettu polttoaineruiskutus ja sitä seuraava kipinä synnyttävät paineaallon, joka käynnistää tasaisen ja täydellisen palamisen laihassa seoksessa. Tuloksena on:

• selvästi vähemmän hiukkaspäästöjä
• alhaisemmat huippulämpötilat, mikä vähentää typenoksidien (NOx) muodostumista
• perinteisiä bensiinimoottoreita parempi lämpöhyötysuhde

Mazdan insinöörit saavuttivat aiemmin noin 16:1:n puristussuhteen ja raportoivat hyötysuhteen parantuneen noin 20–30 prosenttia aiempiin sukupolviin verrattuna. Skyactiv-Z rakentuu näiden lähtökohtien varaan ja tuo mukanaan kaksi merkittävää kehitysaskelta: hybridijärjestelmän integroinnin ja tehokkaan hukkalämmön talteenoton.

Hybridikeskeinen arkkitehtuuri ja hukkalämmön talteenotto

Skyactiv-Z on suunniteltu alusta alkaen toimimaan yhdessä sähkömoottorin kanssa. Hybridivoimansiirto mahdollistaa entistä laihemmat seokset ja tasaisemman kuormituksen, jolloin hyötysuhde voidaan maksimoida ajettavuudesta tinkimättä. Mazda hyödyntää lisäksi lämpöeristystä ja hukkalämmön talteenottojärjestelmää, joka muuntaa normaalisti ympäristöön hukkuvaa moottorilämpöä sähköksi hybridijärjestelmän käyttöön.

Se voi parantaa todellista polttoainetaloutta, säilyttää tai kasvattaa tehoa sekä auttaa täyttämään tiukat päästövaatimukset, kuten Euro 7 -tason, ilman merkittäviä suorituskykykompromisseja.

Ensimmäinen käyttöönotto ja sijoittelu

Mazda aikoo esitellä Skyactiv-Z:n CX-5-katumaasturissa. Laajasti myytävä ja suorituskykyinen malli tuo uudelle moottorille välitöntä näkyvyyttä markkinoilla. Voimansiirto on suunniteltu modulaariseksi, joten se voi toimia

• mild hybrid -järjestelmän ytimessä
• toimintamatkaa pidentävänä generaattorina akkukäyttöisissä autoissa

Joustavuus auttaa Mazdaa tasapainottamaan sääntelypaineita, kuluttajien vähäpäästöisyysvaatimuksia ja monien alueiden latausinfrastruktuurin rajoituksia.

Miksi tämä on merkittävää sähköistymisen aikakaudella

Väite siitä, että bensiinimoottori voisi olla sähköautoa ”puhtaampi”, vaatii taustoitusta. Sähköauto ei tuota ajon aikana pakokaasupäästöjä, mutta sen elinkaaripäästöt riippuvat sähköntuotannon päästölähteistä ja akkujen valmistuksesta. Mazdan lähestymistapa kohdistuu pakokaasupäästöihin ja todelliseen polttoainetalouteen. Samalla moottoria valmistellaan toimimaan vähähiilisemmillä tai hiilineutraaleilla polttoaineilla.

Yhtiö testaa synteettisiä ja hiilineutraaleja polttoaineita sekä kehittää edistyneitä jälkikäsittely- ja pakokaasunpuhdistusjärjestelmiä. Pitkän aikavälin tavoitteisiin kuuluu jopa tekniikoita, joilla hiilidioksidia voitaisiin kerätä talteen sen sijaan, että se vain päästettäisiin ilmakehään.

Keskeiset kohokohdat

• SPCCI-pohjainen palaminen, laihaseoskäynti ja korkea puristussuhde
• Integroitu sähkömoottori parantaa hybridijärjestelmän hyötysuhdetta ja tasoittaa toimintaa
• Hukkalämmön talteenotto muuntaa menetettyä lämpöä sähköenergiaksi
• Ensiasennus: Mazda CX-5; potentiaalia myös toimintamatkaa pidentävissä sähköautoissa
• Suunniteltu täyttämään tulevat Euro 7 -tyyppiset vaatimukset tehoa säilyttäen

"Tavoitteena ei ollut korvata sähköistymistä, vaan tehdä polttomoottoreista relevantteja ja puhtaampia monijärjestelmäisessä tulevaisuudessa", Mazda-insinöörit selittävät.

Markkina-asema ja näkymät

Skyactiv-Z edustaa pragmaattista vaihtoehtoa valmistajille ja ostajille markkinoilla, joilla sähköautojen yleistyminen etenee epätasaisesti. Se voi tarjota kalustonhallinnalle, rajallisen latausinfrastruktuurin alueille sekä tutun tankkausvaihtoehdon haluaville kuljettajille vähäpäästöisemmän ratkaisun. Se, hyväksyvätkö kuluttajat ja viranomaiset polttomoottorin, jonka väitetään yltävän lähes nollapäästöihin, riippuu riippumattomista testeistä, elinkaarianalyyseistä ja vähähiilisten polttoaineiden yleistymisnopeudesta.

Lyhyesti: Skyactiv-Z on kunnianhimoinen yhdistelmä palamistutkimusta, hybridisähköistystä ja lämpötekniikkaa. Se ei päätä sähköautojen aikakautta, mutta voi määritellä polttomoottorin roolin uudelleen tulevina vuosina.