GOED, BETER, ‘BIESEL’
Zeven jaar geleden presenteerde Mazda zijn SkyActiv-technologie in een productiemodel. Daarmee werden Mazda-motoren een stuk zuiniger. Nu is het tijd voor de volgende stap: met de nieuwe SkyActiv-X-motor belooft de nieuwe Mazda3 een sensatie te worden op efficiencygebied. De nieuwe viercilinder heeft duidelijke dieseltrekjes, maar dan zonder de milieunadelen.
Zoals bekend is SkyActiv Technology er vooral op gericht om de efficiency van Mazda’s modellen te optimaliseren. Daarbij is gewichtsbesparing van groot belang, maar de hoofdrol is weggelegd voor de motor. De eerste SkyActiv-motor, de SkyActiv-G 1.3, beleeft in 2011 zijn première op de Automotive Engineering Exposition in Yokohama. De direct ingespoten viercilinder benzinemotor valt in de eerste plaats op door zijn hoge compressieverhouding. Deze bedraagt 14,1 : 1, terwijl de meeste direct ingespoten benzinemotoren niet verder komen dan 12,0 : 1. Bij turbomotoren ligt dit meestal nog wat lager. Die hoge compressieverhouding zorgt voor een zeer efficiënte verbranding. Maar de motor in de nieuwe Mazda3 SkyActiv-X gaat nog een paar stappen verder.
SkyActiv-G
Voordat we dieper op het allernieuwste kunststukje van Mazda ingaan, nog even terug naar de SkyActiv-G-motoren, waarbij de ‘G’ voor gasoline (benzine) staat. In de verbrandingsruimten – zeg maar de cilinders – van de motor wordt het lucht-brandstofmengsel tot ontploffing gebracht. In zijn algemeenheid geldt: hoe meer brandstof en lucht er in de verbrandingsmotor gaat – dus hoe groter de cilinderinhoud – des te krachtiger de explosie. En naarmate het harder knalt in de verbrandingsruimten, komt er meer vermogen vrij. Welke rol speelt de compressieverhouding daarbij? Daarvoor moeten we eerst even uitleggen wat de compressieverhouding is. Dit is de (vaste) verhouding tussen het volume in de verbrandingsruimte boven de zuiger wanneer deze in de bovenste positie staat (compressievolume), en het volume boven de zuiger wanneer deze in de onderste positie staat (slagvolume). Hoe hoger de compressie, des te meer energie de motor uit het brandstof-luchtmengsel kan halen en die kan omzetten in beweging. Als je dat weet, ga je je natuurlijk afvragen waarom niet elk merk voor zo hoog mogelijke compressieverhoudingen gaat. De belangrijkste reden daarvan is, dat een hoge compressieverhouding ook de temperatuur in de verbrandingsruimte opstuwt, wat het gevaar op spontane, ongecontroleerde ontbranding verhoogt. Dit wordt ook wel ‘pingelen’ genoemd en kan ernstige schade aan het motorblok toebrengen. Om het pingelrisico te elimineren, heeft Mazda ervoor gezorgd dat er via het uitlaatspruitstuk geen gloeiend hete uitlaatgassen naar de verbrandingskamer kunnen teruglekken. Hiervoor zijn de spruitstukbuizen verlengd. Dat klinkt simpel, maar bij een standaardmotor zouden de uitlaatgassen in de uitlaat dan weer te veel afkoelen. En dat wil je ook niet, omdat de uitlaatgasreiniging dan niet meer optimaal functioneert. Dat probleem heeft Mazda weer getackeld door de vorm van de zuigers en het ontstekingstijdstip aan te passen, en door meergats injectoren te gebruiken.
Dieselachtige waarden
Waarin verschilt de nieuwe SkyActiv-X nu van de SkyActiv-G? In de eerste plaats door een nóg hogere compressieverhouding. Die bedraagt nu 16,1 : 1, een dieselachtige waarde. Hierdoor zijn geen traditionele bougies meer nodig. Maar om spontane en – dus onvoorspelbare – compressie-ontbranding te voorkomen, past Mazda een eigen systeem toe om het brandstof-luchtmengsel te laten ontbranden: Spark Controlled Compression Ignition (SPCCI). Vanwege de hoge compressie is bij de koude start slechts een bescheiden bougievonk nodig. Die zorgt voor een kleine explosie rondom de elektrode. Bij traditionele benzinemotoren is de vlam veel groter, waardoor veel energie verloren gaat. De compacte vuurkogel van de SPCCI-bougie zorgt ervoor dat de druk in de verbrandingsruimte nog hoger wordt en dat ook de temperatuur verder oploopt. Net als bij een dieselmotor zorgt dit ervoor dat het brandstofmengsel in één keer in een grote explosie ontbrandt. In een traditionele benzinemotor gaat dit geleidelijker, waardoor de explosie minder krachtig is. Zolang je de motor niet te zwaar belast, rijdt de auto verder op compressie-ontsteking. Bij piekbelastingen komen de speciale bougies weer in actie, om het ontbrandingsproces in goed banen te leiden. Groot voordeel van SPCCI is dat het mengsel extreem arm kan zijn. Normaliter gaat er bij een benzinemotor ongeveer één deel brandstof op 14,7 delen lucht, bij de de SkyActiv-X-motor is dit volgens Mazda 1 op 30. Dat scheelt natuurlijk stevig in het verbruik
en de CO2-uitstoot. Ten opzichte van de huidige generatie SkyActiv-G-motoren spreekt Mazda van een verschil van zo’n 20 procent. Bij lage belasting zou het efficiencyvoordeel van de nieuwe motor zelfs 30 procent bedragen. In de praktijk zou dat een verbruik van minder dan 5,0 l/100 km (1 op 20) moeten opleveren. Het vermogen en het koppel zijn daarentegen 10 tot 30 procent hoger. Zo levert de nieuwe Mazda3 SkyActiv-G 122 pk, terwijl voor de SkyActiv-X 181 pk wordt opgegeven.
Compressor
Een ander opvallend onderdeel van de nieuwe Mazda-motor is de mechanische compressor. Bij traditionele benzinemotoren heeft zo’n supercharger de taak om extra lucht in de verbrandingsruimtes te persen, zodat er ook meer benzine kan worden verbrand. Dat is lekker voor de power, maar minder aangenaam voor het brandstofverbruik. Bij de SkyActiv-X-motor wordt de compressor juist gebruikt om de efficiency bij hoge toerentallen te verhogen. Er wordt extra lucht toegevoerd om het brandstofluchtmengsel lekker arm te houden. Mazda beweert dat de nieuwe motor het verbruik van zijn de eigen dieselmotoren evenaart. Maar dan zonder het bijbehorende dieselgeluid en – belangrijker – ook zonder de productie van stikstofoxiden en roet. Bijgevolg hoeven er evenmin dure, zware en onderhoudsgevoelige filtersystemen te worden ingebouwd. Resumerend kunnen we zeggen dat de SkyActiv-X-motor de fijne loopeigenschappen en de relatief schone uitstoot van een benzinemotor combineert met het hoge koppel en het gunstige verbruik van een diesel. Althans, in theorie. We zitten dan ook te popelen om te ervaren hoe de productieversie van de Japanse ‘biesel’ in de praktijk presteert. Helaas moeten we nog even geduld oefenen. De nieuwe Mazda3 staat weliswaar al vanaf eind maart in de showroom, maar de SkyActiv-X-versies laten nog tot de zomer op zich wachten. Instappen in de nieuwe Mazda3 Hatchback kan vanaf 27.160 euro. Dan heb je een SkyActiv-G met 122 pk. De meerprijs voor de ‘bieselmotor’ bedraagt 950 euro. Dat zou erop neerkomen dat je na overmaking van 28.110 euro met een Mazda3 SkyActiv-X de showroom kunt uitrijden. Vooropgesteld dat de moderne motor ook in combinatie met de basisuitvoering leverbaar wordt, maar dat is nog onduidelijk. Opvallend genoeg staan er ook nog dieselversies op de voorlopige prijslijst; de verstokte dieselfan rijdt vanaf 31.590 euro in een Mazda3 SkyActiv-D met 116 pk.
Een mechanische compressor zorgt ervoor dat het mengsel ook arm blíjft.