Innovatie / Mazda stopt een turbo in de tweetaktmotor

Na de Skyactiv-X, die de voordelen van een dieselmotor combineert in een benzinemotor, zou Mazda mogelijk opnieuw met een innoverende en originele oplossing kunnen komen: een motor die zowel in tweetakt- als in viertaktmodus kan werken door de kracht en de snelheid van moderne elektronische motormanagementsystemen te gebruiken om de zwakke punten van tweetakttechnologie te omzeilen. De onderliggende gedachte is de lichtheid van dit type motor te benutten om een generator te ontwikkelen die de actieradius vergroot en zo een lichtgewicht hybride aandrijflijn vormt.

>> Lees ook – Mazda CX-60, plug-inhybride en 300 pk

Meer vermogen, minder gewicht

Een tweetaktmotor onderscheidt zich van een viertaktmotor doordat hij twee keer zo vaak vermogen levert voor hetzelfde aantal cycli. In hun eenvoudigste vorm zijn tweetaktmotoren aanzienlijk lichter omdat ze geen nokkenas, kleppen of enig ander type bewegend mechanisme in het bovenste deel van de motor hebben. Dat is een voordeel wat het gewicht betreft, maar ook qua kosten, terwijl het tegelijkertijd een aantrekkelijkere verhouding vermogen-gewicht biedt.

Concreet hebben de meest eenvoudige tweetaktmodellen doorvoeropeningen in de cilinders om lucht en brandstof via het carter in de verbrandingskamer te pompen met behulp van de druk onder de zuiger. Hierdoor is er geen afzonderlijk smeersysteem meer nodig en is er ook geen geïntegreerd vat meer nodig om olie op te slaan. Anderzijds moeten olie en benzine worden gemengd alvorens in de cilinder te worden ingespoten en veroorzaakt de verbranding aanzienlijk meer emissies dan een viertakt-motor.

>> Lees ook – Komt er een hybride Mazda RX met wankelmotor?

De elektronische fee

Hoewel Orbital, Ford en Chrysler pogingen hebben ondernomen om de tweetakttechniek te verbeteren, heeft geen van hen succes gehad. Chrysler testte zelfs een tweetaktmotor met kleppen in de cilinderkop en olie in het carter, zoals bij een viertakt, maar zonder succes.

Mazda heeft echter een troef achter de hand: de immense vooruitgang van de elektronica. Dankzij de kracht en de rekensnelheid van moderne elektronische motormanagementsystemen zou de constructeur uit Hiroshima erin geslaagd zijn de beperkingen van het ontwerp waarmee eerdere pogingen werden geconfronteerd, te overwinnen. Net als de Skyactiv-X-motor (een viertakt) in de Mazda 3 en CX-30 zou de drukgevoede tweetaktmotor met drukvulling naar verluidt bij lage en middelhoge vermogensniveaus werken in armmengselmodus en met vonkgestuurde compressieontsteking (Spark Controlled Compression Ignition of SCCI), en als een conventionele motor met vonkontsteking bij hoge vermogensniveaus. Hij wordt ondersteund door directe injectie en een riemaangedreven inlaatventilator om de werking met arm mengsel mogelijk te maken.

Op die manier kan de motor bij lage en middelhoge belasting zeer zuinig lopen in SCCI-modus, terwijl bij hoge belasting wordt teruggeschakeld naar viertaktmodus. Met elektronica laat variabele kleptiming een deel van de binnenkomende lucht ontsnappen voordat deze wordt samengeperst tijdens de compressieslag, waardoor enerzijds de compressieverhouding effectief wordt verlaagd, maar anderzijds ook beide kleppen worden geopend om de uitlaatgassen van de motor te ontluchten, waarbij de ventilatordruk de gassen uit de uitlaatpoort dwingt en voorkomt dat ze tegelijkertijd in het inlaatsysteem terechtkomen.

Perfecte generator

Die kenmerken zouden van deze ‘tweetakt-/viertaktmotor’ een perfecte generator maken voor een hybrideoplossing waarbij de wielen zouden worden aangedreven door de elektromotor(en) terwijl de verbrandingsmotor zou dienen als range extender voor een veel lager gewicht dan een conventionele viertaktmotor.

Met dit octrooi heeft Mazda een nieuwe theoretische oplossing in zijn portefeuille om lichte elektrische modellen aan te bieden met een kleine batterijcapaciteit maar die toch een redelijk bereik kunnen bieden dankzij een verbrandingsmotor die op synthetische of hernieuwbare brandstoffen of op groene waterstof zou kunnen werken. Een oplossing die perfect zou zijn voor de elektrische MX-30, die kampt met een gebrek aan rijbereik.

Bovendien zou deze oplossing worden gecombineerd met een ‘superturbo, een technologie die is ontwikkeld door de Amerikaanse bedrijven Superturbo Technologies en Linamar. Deze ‘intelligente’ turbo zou het mogelijk maken zijn draaisnelheid – en dus zijn laaddruk – onafhankelijk van het uitlaatvermogen van de motor te regelen door vermogen aan de compressoras toe te voegen of te onttrekken, wat verbrandingsmotoren een grotere efficiëntie zou geven.