Silnik SkyActiv-X to pierwszy na świecie seryjnie produkowany silnik benzynowy wykorzystujący technologię spalania samoczynnego – HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition). Zaprezentowany 5 czerwca 2019 roku, silnik łączy cechy konstrukcji benzynowej i wysokoprężnej, stosując technologię SPCCI (Spark Controlled Compression Ignition). Jak działa technologia SPCCI? Jakie usterki są typowe dla tych silników?

Silniki SkyActiv-X to jednostki benzynowe Mazdy, które łączą zalety silników wysokoprężnych i benzynowych dzięki technologii samoczynnego zapłonu sterowanego świecą zapłonową (SPCCI – Spark Plug Controlled Compression Ignition). Produkowane od 2019 roku, mają pojemność 2.0 litra, generują moc od 179 KM i moment obrotowy od 224 Nm. Występują w modelach Mazda 3 i CX-30. Ich średnie zużycie paliwa wynosi około 5-6 l/100 km, co przy wysokiej kulturze pracy i elastyczności stanowi realną alternatywę dla silników diesla.

Technologia spalania i parametry pracy

W silniku SkyActiv-X mieszanka powietrzno-paliwowa jest ekstremalnie uboga i jednorodna, co pozwala na znacznie czystsze i bardziej efektywne spalanie. SPCCI działa wykorzystując równocześnie zapłon samoczynny z iskrowym.

SkyActiv-X to pierwszy na świecie seryjny silnik benzynowy, który wykorzystuje zjawisko spalania samoczynnego mieszanki ubogiej – znane jako HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition). Jednak Mazda nie zastosowała czystego HCCI, lecz własne rozwiązanie: SPCCI (Spark Controlled Compression Ignition).

W silniku SPCCI proces wygląda następująco:

1. Do cylindra zasysana jest bardzo uboga, jednorodna mieszanka paliwa i powietrza.
2. W trakcie sprężania, do komory spalania wtryskiwana jest druga porcja paliwa – punktowo, bezpośrednio w okolicy świecy zapłonowej.
3. Zapłon iskrowy uruchamia spalanie tej bogatszej mieszanki, co gwałtownie podnosi ciśnienie w cylindrze i powoduje samozapłon ubogiej mieszanki w całej komorze.
4. Spalanie następuje bardzo szybko i równomiernie, zbliżając się charakterystyką do zapłonu samoczynnego znanego z diesli.

Aby umożliwić pracę SPCCI w szerokim zakresie obrotów i obciążeń, zastosowano małą sprężarkę typu Roots. Wprowadza ona dodatkowe powietrze do komory spalania, co pozwala uzyskać odpowiednio ubogą mieszankę nawet przy wyższych prędkościach obrotowych. Dodatkowo SkyActiv-X może w razie potrzeby pracować w klasycznym trybie zapłonu iskrowego przy wysokich obrotach. Całością zarządza zaawansowany system sterowania silnikiem, który w czasie rzeczywistym decyduje o sposobie zapłonu.

Dzięki takiemu podejściu SkyActiv-X osiąga imponujący stopień sprężania na poziomie 16,3:1, wyższy niż w silnikach SkyActiv-G (14:1) czy też tradycyjnych silnikach benzynowych (do 12:1). Przekłada się to na zmniejszenie zużycia paliwa o 20-30 procent oraz znaczące ograniczenie emisji spalin.

Typowe usterki silników SkyActiv-X

Choć SkyActiv-X to technicznie dopracowana konstrukcja, pewne problemy są specyficzne właśnie dla tego silnika. W niektórych egzemplarzach występowały błędy oprogramowania sterującego pracą SPCCI, co objawiało się szarpaniem lub opóźnioną reakcją na gaz. Zdarzały się również przypadki trudnego rozruchu przy bardzo niskich temperaturach, efekt zależności technologii HCCI od idealnych warunków spalania. Nie są to usterki mechaniczne, lecz wynik złożoności układu i jego wysokiej wrażliwości na jakość paliwa, warunki atmosferyczne oraz aktualny stan oprogramowania sterownika silnika.

Pomimo pojedynczych problemów, silniki SkyActiv-X uchodzą za udane konstrukcje, a ich eksploatacja nie wiąże się z wysokimi kosztami regularnego serwisu. W razie awarii trzeba się jednak liczyć z dużymi wydatkami, ze względu na złożoność układu SPCCI oraz ograniczoną liczbę mechaników zaznajomionych z tą technologią.

SkyActiv-Z: kontynuacja idei w erze hybryd

W ostatnim czasie Mazda zapowiedziała kolejną generację silników: SkyActiv-Z. Ta nowa jednostka, która zadebiutuje już wkrótce, będzie rozwinięciem technologii SPCCI i jeszcze skuteczniej wykorzystywać spalanie samoczynne. W połączeniu z nowym układem hybrydowym własnej konstrukcji ma spełniać wysokie normy emisji spalin. Mazda zapowiada także rozwój rozwiązań pozwalających na neutralizację emisji CO₂ w samym układzie wydechowym, a docelowo – wykorzystanie paliw o neutralnym bilansie CO2. SkyActiv-Z ma być więc nie tylko bardziej wydajny, ale też realnie wspierać osiągnięcie neutralności klimatycznej przy zachowaniu charakteru klasycznego napędu spalinowego.

Linia silników SkyActiv to jeden z dowodów na to, że rozwój silników spalinowych nie został jeszcze zamknięty. Dzięki precyzyjnie kontrolowanemu samozapłonowi Mazda zbliżyła się do granic efektywności cieplnej jednostek benzynowych bez rezygnowania z czystości spalin i przyjemności z jazdy. To technologia, która wymaga zrozumienia, ale nagradza oszczędnością i kulturą pracy niespotykaną w typowych silnikach wolnossących.