Mazda förnyar biltekniken

Motorer, växellådor, kaross och chassi. Under arbetsnamnet Skyactiv har Mazdas ingenjörer gått igenom bit för bit av dagens bilar för att göra dem lättare, snålare och helst också roligare att köra.

Resultatet kan nog få konkurrenternas tekniker att häpna, inte minst i motorlabben. De nya motorer som Mazda snart lanserar slår två rekord. Bensinmotorn har en kompression på 14:1, vilket inte ens är gångbart i Formel 1. Dieseln har samma kompressionsförhållande och det är lägre än i någon annan dieselmotor.

Fördelarna med den höga respek-tive låga kompressionen är att förbränningen blir mer total, bränsleåtgången sjunker, avgaserna blir renare och motorkraften stiger.

Men innan Skyactiv-motorerna var klara att monteras in i provbilar, måste många problem lösas. I en bensinmotor med hög kompression riskerar bränslet att antändas för tidigt därför att tryck och värme stiger för mycket. Värmeproblemet löste de japanska teknikerna med ett nytt och längre grenrör där avgaserna effektivt leds bort från cylindrarna, vilket sänker temperaturen.

Risken för att trycket i cylindern ska antända bränslet för tidigt eliminerades med en ny typ av kolvar. De är försedda med en grop där förbränningen startar för att sedan spridas i hela cylindern.

Lika snål som en diesel
Nya motorn försågs också med spridare av en ny typ som finfördelar bränslet extra effektivt och ventiler som öppnar och stänger olika beroende på motorns belastning. Kolvar och vevstakar byttes ut mot lättare, vilket minskade friktionen.

– Vårt mål var att göra en bensinmotor som var lika snål som en diesel, säger Hidetoshi Kudo som lett Mazdas motorprojekt.

Några siffror vill han inte ge, men förklarar stolt att förbrukningen i Mazdas två liter stora Skyactive-motor sjunkit med 15 procent jämfört med den tidigare maskinen.

– Och vi har fått ett högt vridmoment som utvecklas tidigt – redan vid 1 500 varv utvecklar motorn 180 Newtonmeter, säger Hidetoshi Kudo stolt.

Lika malliga är de tekniker som byggt om 2,2-litersdieseln med Skyactivteknik. Genom att sänka kompressionen från tidigare 16:1 till 14:1 har motorn fått en helt ny karaktär. Den låter knappast längre som en diesel och den varvar glatt till 5 200 varv/min.

– Vår gamla motor hade kraschat vid 5 200 varv, säger motoringenjör Akira Iwamoto.

I en dieselmotor behövs hög kompression för att bränslet ska antändas. Mazda har löst problemet genom att förse motorn med keramiska glödstift. Så fort motorn har tänt, leds varma avgaser tillbaka till cylindrarna genom att avgasventilerna hålls öppna aningen för länge. Det hjälper motorn att gå jämnt. Under vintertester i Norrland har Skyactiv-dieseln visat sig starta snällt.

– Jag blev förvånad när jag såg att även svenska dieselbilar hade startproblem, berättar Akira Iwamoto. Vår motorn startade däremot direkt.

Många fördelar
En låg kompression har många fördelar. Bränslet hinner blandas mer effektivt med luft, tändningen sker vid lägre temperatur, förbränningen går långsammare och blir mer komplett. Bränslet sprutas in i cylindrarna under mycket högt tryck, 2 000 bar, och upp till nio gånger per tändning. Tekniken har visat sig minska mängden kväveoxider så mycket att Mazdas motor klarar framtida avgaskrav utan problem.

– Lägre kompression innebär också lägre tryck på kolvarna – det har minskat från 170 till 130 kg/kvadratcentimeter, säger Akira Iwamoto. Därför har vi kunnat göra kolvar och vevstakar mindre och lättare, vilket i sin tur har minskat friktionen i motorn. Med lättare komponenter kan vår motor varva mycket högre än vanliga dieslar.

Mazdadieseln är också ovanligt stark på låga varv. Redan vid 1 000 v/min utvecklar den 200 New-tonmeter, tack vare dubbla turboaggregat. En liten snurra startar tidigt och ger laddtryck och vid högre varvtal tar den större turbon vid. Bränslet sprutas in i cylindrarna med mycket högt tryck, 2 000 bar, och upp till nio gånger per tändning.

– Vårt mål har varit att reducera förbrukningen med 20 procent. Det har vi uppnått, säger Akira Iwamoto.

100 kilo lättare
Mazdas nya diesel är inte bara snålare. Den är också cirka 30 kilo lättare. Med det lägre trycket i motorn behöver inte blocket vara lika kraftigt som tidigare.

Ett av Mazdas mål är att alla nya bilar ska vara minst 100 kilo lättare än föregångarna. Några kilo har sparats på en ny generation växellådor. Krockbalksystem med ny geometri och lättare chassikomponenter har minskat vikten med cirka 50 kilo. Karossen består nu till cirka 60 procent av höghållfast stål som inte behöver vara så tjockt.

Skyactiv är inte bara beteckningen på lättare och snålare bilar. Tekniken syftar också till att göra dem roligare att köra. Första korta provturerna – bara ett par kilometer på en liten racerbana – verkar lovande.

Dieselmotorn drar iväg som en racermaskin och automatlådan, med lock up på alla sex växlarna, jobbar nästan steglöst. Styrningen har en kvick utväxling och chassit känns stadigt. Genom att bland annat höja de bakre bärarmarnas infästning med 43 millimeter har ingenjörerna fått  provbilen – en Mazda6 – att bli mycket stadigare i hårda inbromsningar.

Skyactiv-tekniken ska införas i alla Mazdas kommande modeller. Först ut blir suven CX-5 som begick premiär på bilsalongen i Frankfurt.

Den ser vi fram emot att provköra!

Diskutera: Vad tycker du om Skyactiv?