Motor Mazda Skyactiv-X v provozu a na brzdě: Co dokáže diesel na benzin?

Někteří výrobci řeší nutnost snižovat emise pomocí elektrifikace. Mazda ovšem šla jako už tradičně svou vlastní cestou. Vyvinula a do sériové výroby uvedla motor, na kterém sice dříve pracovali i jiní výrobci (Nissan, GM nebo Mercedes-Benz), ale do prodeje ho nikdy nedostali. Řeč je o technologii zapalování chudé směsi benzinu a vzduchu pomocí komprese. Tato věc je označována jako HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition). O co jde? Obecná teorie předpokládá, že ve směsi vzduchu a paliva existují takzvané horké body. I když je ve válci velký přebytek vzduchu, v těchto bodech je směs bohatší. Jak ve fázi komprese roste tlak ve válci, právě tyto horké body se vznítí první a následně zapálí zbytek. Jinak řečeno, takový motor spaluje benzin, ale svíčku teoreticky nepotřebuje. Směs je totiž zapalována kompresí. Přesně jako diesel. Výhodou je především vysoká účinnost spalování a nízká produkce emisí oxidů dusíku. Proto se výrobci pokoušeli uvést HCCI do praxe už v minulosti.

Motor Skyactiv-X využívá kromě jiného také senzor tlaku ve válcích nebo systém přímého vstřiku paliva pracující s velmi vysokým tlakem

Kompresní zapalování zvyšuje účinnost spalování a snižuje spotřebu

Realita ovšem takto jednoduchá není. Režim provozu, kde by se technologie HCCI dala využít, je velmi úzký. Navíc se mění s otáčkami a zatížením motoru. Problémem je rovněž časování zážehu při vysokých otáčkách a potíž mohou dělat třeba také studené starty. Právě kvůli tomu Mazda využití této technologie trochu upravila. Výsledkem je systém SPCCI, který najdeme u motorů Skyactiv-X. Princip fungování je v zásadě stejný jako u HCCI, nicméně motor zapalovací svíčku pořád má. Ta primárně neslouží k zapálení směsi, ale pro přesné určení zážehu.

Přečtěte si také:

Test Mazda CX-30 Skyactiv G-122: Se vším všudy Mazda

Na rozdíl od běžných pohonných jednotek se u nových motorů Mazda směs zapaluje jen v těsné blízkosti svíčky. Plamen se šíří v kulové ploše, která narůstá proti pohybu pístu. Tím dochází ke zvýšení tlaku uvnitř válce podobně, jako kdybyste proti klasickému pístu stlačovali směs v opačném směru ještě druhým pístem. Tento nárůst tlaku pak způsobí vznícení i zbylé velmi chudé směsi. Samozřejmě v režimech, kdy by spalování tímto způsobem bylo problematické, přechází Skyactiv-X do režimu klasického benzinového motoru. Jde zejména o vyšší zatížení. Pokud si to budete přát, můžete si v Mazdách vybavených tímto systémem zobrazit na jednom z displejů indikátor aktivace režimu SPCCI. Jestliže chcete opravdu šetřit, bude se vám tato pomůcka hodit.

Senzor tlaku jako klíčová část

Aby Mazda mohla celý tento princip uvést do života, bylo potřeba vyvinout ještě další technologie. Motory Skyactiv-X tak mají speciální hlavu válců a pracují s velmi vysokým vstřikovacím tlakem paliva. Cílem je vytvořit ve spalovacím prostoru takové proudění, aby byla bohatší směs jen v těsné blízkosti svíčky. Absolutně největší problém je ale časování momentu zážehu. Protože se mění podmínky provozu (třeba už kvůli různé teplotě nasávaného vzduchu), mění se moment, kdy přesně se směs vznítí. Motory Skyactiv-X proto dostaly senzory tlaku umístěné přímo ve válcích. Systém tak za pomoci svíčky dokáže průběžně měnit pro každý válec zvlášť moment zážehu. Navíc je zde použit také kompresor. Běžně je systém přeplňování využíván k tomu, aby se do válců dostalo více vzduchu, a tudíž bylo možné přidat také více paliva. Tady to funguje naopak. Kompresor je používán k tomu, aby byla směs dostatečně chudá.

Na středovém displeji si můžete zobrazit indikátor aktivace režimu SPCCI

Mazda udává jako maximální výkon 180 k, realita na brzdě byla odlišná. CX-30 se dostala nejvýš na 164 k

Výrazný přebytek vzduchu znamená v konečném důsledku vyšší termickou účinnost a současně dochází ke zvýšení točivého momentu. Sériová verze revolučního motoru Skyactiv-X má objem 1998 cm³. Nejvyšší výkon činí 132 kW (180 k), točivý moment vrcholí hodnotou 224 Nm. Kompresní poměr je nakonec 16,3:1, což je u zážehových jednotek velmi vysoké číslo. Mazda během vývoje zkoušela dokonce kompresní poměr 18:1. Pro srovnání, běžné diesely se pohybují kolem 16:1.

Hlavní výhodou motoru Skyactiv-X má být vysoká účinnost, a tudíž nízké emise. Chcete důkaz? Zatímco slabší atmosférický dvoulitr Skyactiv-G150 o výkonu 110 kW (150 k) si u modelu CX-30 podle oficiálních údajů řekne v průměru o 5,3 l/100 km, v případě výkonnějšího Skyactiv-X to je 4,6 l/100 km.

Pro úplnost, Skyactiv-X je mild hybridem. Tudíž tu kromě revolučního systému spalování najdete také startér-generátor (ISG) spojený s klikovou hřídelí řemenem. Pracuje se s napětím 24 V a nechybí ani li­thium-iontová baterie.

Atmosférický charakter

Teorie systému Skyactiv-X vypadá velice slibně. Otázkou je praxe. Jak vlastně vypadá charakteristika takového motoru? A jaký výkon doopravdy nabízí?

Měření výkonu na válcové zkušebně u kolegů ze společnosti Dieselpower oficiálně udávané údaje (132 kW/180 k, 224 Nm) nepotvrdilo. Testovaná Mazda CX-30 s motorem Skyactiv-X a manuální převodovkou se dostala maximálně na 120,5 kW (164 k) a 212 Nm. Zaujme ale charakteristika motoru jako taková. Výkon roste lineárně napříč celým spektrem otáček a točivý moment je zhruba od 2600 do 5400/min na svém maximu.

Porovnání charakteristik motoru Skyactiv-X (silné křivky) s klasickým přeplňovaným čtyřválcem 1.4 TSI: I když Mazda využívá kompresor, výsledkem je stále projev atmosférické jednotky. Co japonský agregát ztrácí v nízkých otáčkách, to dohání v těch vysokých

Pokud srovnáme Skyactiv-X s men­šími přeplňovanými jednotkami podobných parametrů, jejich nástup to­čivého momentu bude vyšší a maximální hodnota také. Průběh ale nebude tak konstantní. V praxi pojede agregát typu koncernového 1.5 TSI lépe v nižších otáčkách, zatímco Skyactiv-X bude lepší v těch vyšších. Ovšem ve srovnání s dvoulitrovou atmosférou by měl být nástup točivého momentu motoru Skyactiv-X rychlejší. V minulosti jsme bohužel dvoulitrový Skyactiv-G neměřili a ve srovnání s větším dvouapůllitrem vypadá průběh točivého momentu a výkonu dost podobně. Nakonec Mazda oficiálně říká, že přítomnost technologie SPCCI znamená moment vyšší jen o 10 % oproti klasickému dvoulitru. Tomu nakonec odpovídá i praxe. Reakce na plyn jsou výborné, ale pro vyšší zátah potřebujete vysoké otáčky. Navzdory přítomnosti systému „přeplňování“.

Kolik spotřebuje?

Spotřeba by měla být hlavní výhodou. Realita není špatná. Na druhou stranu ale není ani nijak šokující.

Testovaná Mazda CX-30 Skyactiv-X umí jezdit klidně i za méně než 5 l/100 km. Vyžaduje k tomu ale plynulou jízdu zaměřenou na ekologii kolem 80 km/h. Naopak na dálnici není problém při rychlostech v okolí 140 km/h zahlédnout na palubním počítači čísla blížící se devíti litrům. My jsme při testu spotřeby dosáhli hodnoty 6,6 l/100 km podle dotankování do plné nádrže. Palubní počítač ukazoval o čtyři desetiny lepší výsledek. Je to trochu zklamání. Kromě jiného i proto, že podle příslušného ukazatele jede vůz v režimu SPCCI téměř pořád.

Přečtěte si také:

Zájem Evropanů o „diesel na benzin“ Skyactiv-X překonal očekávání, tvrdí Mazda

Naše trasa testu spotřeby je dlouhá 56,6 km a kombinuje jak městskou jízdu, tak jízdu po okresních silnicích (30 km) i dálnici (10 km). S Mazdou jsme tento okruh zajeli průměrnou rychlostí 64 km/h. Pro kontext, Škoda Superb iV zajela v hybridním režimu stejnou trasu s průměrem 5,6 l/100 km. Ze zkušeností z minulosti víme, že s průměrem kolem 6,5 l/100 km umí jezdit také CX-5 osazená dvoulitrovým zážehovým čtyřválcem Skyactiv.

Jaká je reálná dynamika?

Mazda uvádí čas potřebný pro sprint z nuly na 100 km/h v případě CX-30 Skyactiv-X180 2WD s manuální převodovkou 8,5 s. Této hodnotě jsme se ale v testu ani nepřiblížili.

Přestože motor Skyactiv-X slibuje velmi zajímavé výkony také po stránce dynamiky, v praxi byla testovaná Mazda CX-30 (červená křivka) v podstatě stejně svižná jako předchozí generace Mazdy3 sedan osazená zážehovým dvoulitrem o výkonu 120 koní

Že reálný výkon motoru Skyactiv-X180 opravdu bude o ně­co nižší, než udává výrobce, naznačuje i naměřená dynamika. V průměru dvou pokusů (nejlepší pokus v každém směru) jsme se dostali na čas potřebný pro sprint z nuly na 100 km/h 10,36 s. U předokolky hrají velkou roli zimní pneumatiky. Dalším faktorem je manuální řazení, kdy dost záleží na řidiči. V autě zároveň seděly dvě osoby. Přesto není takto velká odchylka obvyklá a nedá se svést pouze na uvedené faktory. Naměřené hodnoty najdete v přiložené tabulce. Pro zajímavost jsme přidali srovnání s dvoulitrovým sedanem předchozí generace.

Foto archiv, David M. Bodlák