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Mazda Skyactiv-X: ¿un motor de gasolina con el consumo de un diésel?

Comentar Publicado el jueves 15 de marzo de 2018
Mazda Skyactiv-X: ¿un motor de gasolina con el consumo de un diésel?

Según Mazda, el motor 2.0 Skyactiv-X que estrenará el próximo Mazda 3 en febrero del 2019, y que emplea un sistema de combustión especial, es capaz de funcionar con gasolina... pero consumiendo como un diésel.

Mazda nos ha invitado a Portugal para probar unos prototipos del futuro Mazda 3, propulsados por su nuevo motor de gasolina 2.0 Skyactiv-X. La peculiaridad de esta mecánica es que emplea un sistema de combustión especial que le permite extraer más energía de la gasolina que quema. Según Mazda, esto se traduce en una reducción de consumo de entre un 25% y un 30% en comparación con un motor de gasolina de prestaciones equivalentes.

Mazda no ha querido darnos cifras concretas de consumo del futuro Mazda 3 equipado con este motor, pero sí nos ha explicado que su objetivo inicial era llegar a unas emisiones medias homologadas según norma NEDC de 95 gr/km de CO2, equivalente a un consumo de 4,1 l/100 km, y que creen que se van a quedar un poco por encima, en unos 105 gr/km, equivalentes a 4,5 l/100 km. Además, esperan homologar una potencia máxima en torno a los 190 CV -o algo inferior-. Actualmente, el Mazda 3 con motor 2.0 entrega hasta 165 CV, con un consumo homologado de 5,8 litros/100 km. Es decir, si estas conjeturas se cumpliesen, estaríamos hablando de una reducción en consumo del 22% con un incremento en potencia del 15%. Como referencia, un Seat León 1.5 de 150 CV homologa un mínimo de 4,8 l/100 km; un Ford Focus 1.5 EcoBoost de 150 CV declara 5,5 l/100 km, y un BMW 120i de 184 CV también registra 5,5 l/100km.

Además de un bajo consumo, este motor promete ofrecer valores de óxidos de nitrógeno y de partículas especialmente bajos, de manera que no necesitará recurrir a uno de los nuevos filtros de partículas para propulsores de gasolina de inyección directa.

Lo probamos



Hemos tenido ocasión de conducir dos prototipos, uno equipado con cambio manual y otro automático. Al volante, es del todo imposible adivinar que se trata de un motor de encendido por compresión -ver ´fundamento teórico´-. No existen tintineos, golpeteos o campanilleos. El nivel de sonido no es más elevado de lo esperado, ni el tono del motor es más grave que el de un propulsor de gasolina convencional. El primer temor que le asalta a uno es que pueda sonar ´a diésel´, ya que el encendido es por compresión, pero el sonido no tiene ninguno de los rasgos de un motor diésel. Su característica fundamental es el ruido mecánico del compresor roots que incorpora. En este sentido, creo que puede ser un poco más ruidoso que el motor 2.0 Skyactiv-G que ofrece actualmente el Mazda 3 -y que tiene un funcionamiento terriblemente suave y silencioso-, aunque se trata de un sonido mecánico agradable. También podría ocurrir que yo sea más sensible a las frecuencias medias... todo esto son apreciaciones subjetivas rodando sobre asfalto seco y mojado.

Los prototipos que hemos conducido no tenían 190 CV, sino menos. Mazda no nos ha comunicado la cifra real, pero probablemente rondaban los 130 CV de potencia. La ventanita del ordenador de a bordo estaba tapada, y los coches se repostaban a tope antes de cada recorrido, de manera que no tenemos ningún indicio acerca del consumo real durante la prueba. Por el funcionamiento intrínseco de este motor, debería ser capaz de ofrecer un consumo bajo en un abanico de condiciones reales de uso más amplio, de manera que esa reducción del 25% de consumo -respecto a las cifras homologadas- debería parecer aún mayor en condiciones reales.



La respuesta del acelerador parece buena. Menos instantánea que en el 2.0 atmosférico, pero con una curva de par más ´rica´, dando lugar a una funcionamiento más elástico. El tacto del motor es parecido al clásico de un propulsor sobrealimentado con compresor, con una curva de par bastante plana y un incremento lineal de la potencia.

Los prototipos contaban con una pantalla que informaba de cuándo el motor funcionaba en encendido con compresión y cuándo en la modalidad convencional de encendido por chispa. Conduciendo con normalidad, era posible circular de forma permanente con el motor en la modalidad de encendido por compresión, también denominado de ´mezcla pobre´. Los únicos momentos en los que funciona en modo convencional son cuando se acelera bastante o se realizan movimientos rápidos de acelerador.

Dado que este motor no requiere apenas modificaciones para funcionar con mezcla pobre, el peso del propulsor apenas aumenta. Tan sólo se añade un sistema de inyección directa de alta presión -más de 200 bares- y el compresor, que apenas supone 15 kilos de masa extra.

El único defecto -relativo- de este motor es precisamente que no se comporta de manera especial... salvo por su bajo consumo. De manera que la experiencia de conducirlo no es muy impactante. Sin embargo, nunca ha existido un motor sobrealimentado por compresor que homologue menos de cinco litros, y sin esta tecnología de funcionamiento con mezcla pobre sería del todo imposible conseguirlo.



Funcionamiento

Un motor de gasolina ´convencional´ funciona con una mezcla homogénea y estequiométrica. Esto significa que se inyectan 1 parte de gasolina por cada 14 partes de aire -es decir, cada 14 gramos de aire, ponemos uno de gasolina-. Al evaporarse la gasolina, da lugar a una mezcla homogénea -es decir, con una composición uniforme en toda la cámara de combustión- que es un gas inflamable. Entonces, cuando salta la chispa en la bujía, la mezcla se inflama, generando un ´frente de llama´ de forma esférica que progresa desde la bujía y hasta las paredes del cilindro y la superficie del pistón. Se trata de un proceso muy rápido en términos de percepción humana -entre 5 y 10 milisegundos-, pero que progresa lentamente respecto del movimiento vertical del pistón. Es decir, aunque se llame motor ´de explosión´, el proceso no es ni mucho menos instantáneo.

El motivo por el que se emplea una mezcla estequiométrica es que, si se inyectase más combustible, este se desperdiciaría porque no habría suficiente oxígeno para quemarlo -aunque, en la práctica, siempre se trabaja con una mezcla algo ´rica´, con más gasolina de la necesaria, para garantizar la combustión y mantener controladas la temperatura en la cámara de combustión-. Y, sobre todo, si se inyectase menos combustible, la mezcla no se prendería fuego al saltar la chispa en la bujía. Es decir, un motor de gasolina impone que por cada 14 gramos de aire que entren en el motor, gastemos al menos uno de gasolina. Si no, el motor no funciona.

Sin embargo, existen condiciones en las que una mezcla ´pobre´ de gasolina -por ejemplo, con una relación de 1:30 o incluso 1:40- puede inflamarse. Eso ocurre si la temperatura y la presión se incrementan lo suficiente. Y eso es lo que hace el Skyactiv-X de Mazda. Emplea una combinación de compresor soplando hasta a 1,5 bares de presión -es decir, un 50% más que la presión atmosférica- y una relación de compresión elevada de 16:1 para comprimir una mezcla homogénea pobre de gasolina -con un ´factor lambda´ de 2 o incluso de 2,5, donde lambda=1 es la mezcla estequiométrica- hasta el punto en el que la mezcla se vuelve inflamable y está a punto de prenderse fuego debido a la presión y temperatura en la cámara de combustión.



La idea anterior no es novedosa. El concepto teórico de un motor de encendido por compresión existe desde hace casi un siglo, y se le ocurrió a Diesel. Sin embargo, el problema con todos los motores de pistón -o alternativos, por aquello de que el pistón sube y baja alternativamente- es muy importante controlar con precisión el instante en el que se produce la combustión, que debe ocurrir en el momento exacto en el que el pistón llega al final de su carrera ascendente y comienza a bajar de nuevo. En el Skyactiv-X de Mazda, eso ocurre cuando salta una pequeña chispa en la bujía, que desencadena una mini combustión que a su vez aporta la pizca de energía extra necesaria para que la mezcla de aire y combustible se inflame. De esta forma, el Skyactiv-X puede controlar el momento en el que se produce el autoencendido de la mezcla, para asegurarse de que ocurra justo después del punto muerto superior, cuando el pistón comienza a bajar.

Un beneficio adicional de este ´encendido por compresión unido a un pequeño empujón´ es que toda la mezcla se inflama de forma casi instantánea -en lugar de progresivamente a medida que avanza un frente de llama- y eso significa que hay más presión durante más tiempo sobre el pistón, lo que se traduce en que se extrae más trabajo del combustible. O dicho de otro modo, el funcionamiento del motor es más eficiente.

¿Por qué gasta menos?



La reducción en consumo es una combinación de factores que permiten a este motor extraer más trabajo mecánico a partir del calor liberado durante la combustión de cierta cantidad de combustible.

Primero, la relación de compresión es muy alta. Eso significa que la combustión se produce cuando en la cámara de combustión hay más presión que en un motor de gasolina convencional, de manera que la fuerza que se realiza sobre el pistón -la fuerza de la embolada, o de la pedalada, por establecer alguna analogía- es mayor. Como resultado, la misma cantidad de combustible pega un petardazo más fuerte que en un motor convencional.

Segundo, la combustión es más rápida. Y eso se traduce en que la fuerza que empuja el émbolo hacia abajo actúa sobre este durante más tiempo.

Tercero, entra más aire en el motor, de manera que las pérdidas por bombeo -así se denomina a la energía que se invierte en aspirar el aire dentro del motor- son menores. El Skyactiv-X cuenta con una mariposa de acelerador, pero generalmente está entre dos y tres veces más abierta que en un motor de gasolina convencional, de manera que se requiere menos esfuerzo para meter el aire en los cilindros.

¿Cuándo llegará?

La presentación ´estática´ del Mazda 3 se realizará a finales de este año, probablemente coincidiendo con el Salón de Los Ángeles. Esperamos que comparta muchos de los rasgos del diseño del Kai Concept, en especial las líneas suaves de la parte trasera. La presentación dinámica será en febrero del 2019. Esta motorización Skyactiv-X representará el tope de la gama del Mazda 3. Podemos esperar que cueste alrededor de 23.000 euros, un precio muy competitivo.

 
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