Automobilske inovacije sezone

Dok za mnoge proizvođače automobila tehnološki napredak znači prelazak na potpuno električna vozila, Mazda nudi drugu opciju – najekonomičniji motor sa unutrašnjim sagorevanjem

Tokom početnog razvoja automobila, od kraja osamnaestog do kraja devetnaestog veka, razni naučnici su eksperimentisali sa različitim pogonskim rešenjima, od parnih motora, preko električnih, do motora sa unutrašnjim sagorevanjem koji su se nametnuli kao najbolje i najmasovnije rešenje koje se koristi i dan-danas. Pored svih prednosti u odnosu na potencijalnu konkurenciju, motori sa unutrašnjim sagorevanjem imaju očiglednu manu koja je postajala sve izraženija kako se na svetskim ulicama pojavljivalo sve više vozila – izduvni gasovi koji zagađuju okolinu. Duže od jednog veka, motori su neprestano unapređivani da budu moćniji i efikasniji, a otkako je njihov uticaj na okolinu postao očigledan, i da budu bolji u ekološkom smislu. Upravo zbog toga što nemaju štetne izduvne gasove, a zahvaljujući tehnološkom napretku, tokom poslednjih nekoliko godina električni automobili prestali su da budu puka fantazija i postali deo stvarnosti. Tako danas većina velikih proizvođača automobila ima električni model ili u aktuelnoj ponudi ili u planu za blisku budućnost.

Dok bi potpuni prelaz sa unutrašnjeg sagorevanja na električne motore bio ekološki povoljan, ne može se pobeći od činjenice da to još uvek nije moguće sprovesti u delo. Razlozi za to nisu samo ograničena autonomija tih vozila i vreme potrebno za punjenje njihovih baterija, već činjenica da na globalnom nivou nema dovoljno proizvodnih postrojenja da se napravi dovoljno električnih automobila, a pre svega neophodne količine baterija. Zbog toga svi proizvođači nastavljaju sa usavršavanjem motora sa unutrašnjim sagorevanjem u želji da naprave što ekonomičniji i ekološki povoljniji motor, a na čelu te parade nalazi se Mazda i njihova linija Skyactiv.

Gorivo i kompresija

Dok motori iz linije Skyactiv dobijaju najviše medijske pažnje, inženjeri iz Mazde vole da istaknu da za njih Skyactiv podrazumeva specijalan pristup dizajnu kako samih motora tako i menjača i karoserije kako bi sve ove komponente zajedno dale ekonomičniji i bezbedniji automobil koji manje zagađuje okolinu. Put ka aktuelnim Skyactiv modelima započeo je sa koncept automobilom Mazda Sky, predstavljenim javnosti 2008. godine. Mazdin tim je tokom razvoja ovog automobila preradio sve bitne komponente svojih benzinskih i dizel motora, automatskih i ručnih menjača, geometriju vešanja i izduvne sisteme.

Jedna od bitnih stavki kod nove generacije motora je povećan stepen kompresije koji označava odnos između najveće i najmanje zapremine cilindra. Kod standardnog benzinskog motora, mešavina goriva i vazduha (kiseonika) se sabija unutar cilindra do takozvane „gornje mrtve tačke” kada je zapremina najmanja i u tom trenutku svećice pale masu, čije eksplozivno sagorevanje gura klip, prenoseći tu energiju dalje na osovinu i točkove. Što je stepen kompresije veći, to je rezultujuće sagorevanje goriva bolje. To znači da sa većom kompresijom ista količina goriva daje više energije, ali i da gorivo bolje sagori tako da su izduvni gasovi „čistiji”. Stepen kompresije kod prosečnih benzinskih motora je oko 10:1. Kod benzinskih motora bitno je i to da se gorivo i vazduh mešaju homogeno (ravnomerno). Kod dizel motora nema svećica već se paljenje mešavine goriva i vazduha postiže samim pritiskom, ekstremnom kompresijom od 20:1. Pošto dizel gorivo ima više energije od benzina (mešavina ima više vazduha), ovi motori jesu efikasni i ekonomični, ali se kod njih gorivo i vazduh mešaju neravnomerno (heterogeno ili stratifikovano). Pošto vazduh nije ujednačeno raspoređen unutar goriva u trenutku paljenja, sagorevanje nije idealno, što rezultuje lošim kvalitetom izduvnih gasova.

U okviru programa Skyactiv, inženjeri iz Mazde su počeli da kod benzinskih motora (Skyactiv-G) povećavaju stepen kompresije, a kod dizel motora (Skyactiv-D) da ga snižavaju uz kvalitetniju kontrolu mešavine goriva i vazduha. Rezultat obe modifikacije su efikasniji motori sa boljim karakteristikama izduvnih gasova. Ipak, u Mazdi su želeli nešto više, a to nešto je Skyactiv-X, motor koji kombinuje najbolje karakteristike benzinskih i dizel motora. Kada je 2010. godine ustanovljen program Skyactiv, za njegov cilj je postavljeno obaranje emisija za 50 odsto do 2030. godine, a do 2050. godine za neverovatnih 90 odsto.

Skyactiv-X

Sistem koji se koristi u motorima Skyactiv-X nosi naziv SCCI (Spark-Controled Compression Ignition) i označava paljenje pod visokim pritiskom, koje je i dalje kontrolisano svećicama. Skyactiv-X i dalje koristi regularni bezolovni benzin, dodaje mu veću količinu (homogeno raspoređenog) vazduha, zatim tu mešavinu komprimuje do odnosa 16,3:1 i pali svećicama. Bolje sagorevanje postignuto na taj način znači i veću ekonomičnost i kvalitet izduvnih gasova. Skyactiv-X ima još jedan adut u rukavu, a to je takozvani mild-hybrid (blagi hibrid) sistem koji je deo standardne opreme. Naime, radi se o sistemu za iskorišćavanje energije kočenja slično KERS-u u Formuli 1. Prilikom kočenja sila se prenosi na električni motor od 24 volta, koji kasnije pomaže rad motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Izraženo brojevima, Skyactiv-X ima 20-30 odsto bolje iskorišćenje goriva od (već ekonomičnog) Skyactiv-G i za oko deset odsto u odnosu na Skyactiv-D, dobijeni moment sile je takođe 30 odsto veći, a ukupna snaga motora iste zapremine povećana je za deset odsto. Dok su ovakvi brojevi dovoljni da svakom vozaču krenu suze radosnice, nije sve apsolutno idealno. Naime, X postiže maksimalnu prednost u odnosu na modele G i D pri visokom broju obrtaja, dok je tokom obične, gradske vožnje ušteda manja.

Ušteda je za veliki broj korisnika bitnija stavka od ekološke svesti. Zbog toga je bitno privući kupce cenom, a ne samo performansama. Početkom godine je planirano da se Mazda3 za 2019. godinu sa Skyactiv-X motorom zapremine od 2,0 litra ove jeseni nađe i na američkom tržištu. Krajem proleća objavljeno je da će u SAD Mazda3 biti u prodaji isključivo sa motorom Skyactiv-G od 2,5 litra. Dok je snaga ovih motora približno ista, oko 178 konjskih snaga (133 kilovata) i 222 njutnmetra obrtnog momenta, proizvodnja motora Skyactiv-G, a samim tim i cena automobila, jeste niža. Zavisno od zemlje i opreme automobila, cena Mazde3 sa motorom Skyactiv-X se kreće od 23 do 30 hiljada evra, dok su automobili sa G varijantom motora jeftinije za oko dve hiljade evra. Sa druge strane, neki analitičari procenjuju da je američkim kupcima bitnija zapremina motora od performansi i cene i da nije isključeno da će američki modeli automobila u sebi imati Skyactiv-X zapremine od 2,5 litra.

Jasno je da će Skyactiv-X vremenom postati povoljniji prateći povećanje proizvodnje, a u kompaniji Mazda se nadaju da će najbolji efekat na širu populaciju imati reakcije vlasnika automobila sa motorima Skyactiv-X koji, zavisno od menjača, prečnika guma i režima vožnje, troše između 4,1 i 6,6 litara benzina na 100 kilometara vožnje (za motor zapremine 2,0 litra). Poverenje u ovaj novi motor nastavlja se početkom sledeće godine, kada će se Skyactiv-X naći i u krosoveru Mazda CX-30.

E-konkurencija

Dok je rad Mazdinog razvojnog tima svakako impresivan, konkurencija ne miruje i modeli sa električnim pogonom su sve češći deo asortimana auto-salona. Kompanija Audi, koja svake godine na sajmovima demonstrira integraciju novih tehnologija u postojeće modele automobila, za ovu godinu je pripremila električni SUV Audi E-Tron kod kog je značajno što se radi o prvom električnom modelu iz ove kuće koji je dizajniran potpuno „od nule”, bez oslanjanja na rešenja sa ranijih vozila iz Audijevog studija. E-Tron ima motor od 300 kilovata, raspoređenih na sva četiri točka, a baterija (zasnovana na LG-evim litijum-jonskim ćelijama) od 95 kilovat-sati pruža autonomiju od 400 kilometara i puni se za 30 minuta na 80 odsto na punjaču od 150 kilovata. Interesantno, za razliku od Teslinih modela čiji sistem za hlađenje baterija koristi tečnost čije cevi idu direktno kroz ćelije, Audijevo rešenje stavlja baterijske module u aluminijumska kućišta i hladi ih izvana, gelom. Razlog za ovakvo rešenje je izbegavanje kontakta između baterija i tečnosti prilikom sudara. Automobil takođe ima sistem za vraćanje energije kočenja, a same kočnice su dodatno olakšane odstranjivanjem mehanike – E-Tron je prvo električno vozilo sa by-wire kočnicama.

U kompaniji Jaguar rešili su da popularizuju svoje električno rešenje konverzijom komercijalnog modela u trkački. Tako je nastao Jaguar I-Pace eTrophy. Krajem prošle godine Formula E održala je eTrophy takmičenje čija zvezda je bio upravo ovaj model automobila koji su svi timovi vozili. Trkački model je 225 kilograma lakši od skoro dve tone teškog komercijalnog I-Pacea (koji je tehnički crossover SUV) i to bez petljanja sa 610 kilograma teškom baterijom od 90 kilovat-sati. Baterija napaja dva motora od 294 kilovata sa obrtnim momentom do 700 njutnmetara. U martu ove godine, aktuelni I-Pace u serijskoj proizvodnji i slobodnoj prodaji proglašen je za Evropski automobil godine, a u aprilu za Svetski automobil godine. Sa nagradama za najbolji dizajn i najbolji zeleni automobil, I-Pace je prvi model u istoriji koji je osvojio sve tri nagrade. Model za 2019. godinu prodaje se po ceni od 70.000 – 90.000 dolara.

• • •

Ove godine se ispostavilo da implementacija novih tehnologija u automobile nije uvek najbolje rešenje. Naime, dok brojni proizvođači i dalje tvrde da je budućnost upravljanja vozilima u migraciji svih kontrola na moderne touchscreenove postavljene oko vozača, kompanije kao Mazda i Citroen se ove godine vraćaju korenima. Istraživanja su pokazala da je vozačima lakše i udobnije da koriste fizičke komande – prekidače, tastere i poluge – umesto da skreću pogled sa saobraćaja da bi se kretali kroz menije na touchscreenovima. Automobili bez velikih ili mnogobrojnih ekrana sigurno ne izlegaju futuristički, što je jedan od ciljeva dizajnera modernih, pogotovo električnih, automobila, ali ako su tradicionalne komande bezbednije i udobnije, možda je to jedno od mesta gde ne treba gurati inovacije bez potrebe.

Što se tiče unapređena ispod haube, električni motori svakako deluju kao budućnost, ali dok potreba za vozilima samo nastavlja da raste, nemoguće je napustiti motore sa unutrašnjim sagorevanjem. Upravo zbog toga je rad inženjera iz Mazde značajan jer kombinuje najbolje iz postojećih motora i stvara mešavinu koja je bolja. Dok u Mazdi nastavljaju sa razvojem motora Skyactiv-X, pogledi njihovih dizajnera već su okrenuti budućnosti, a to je potencijalni motor Skyactiv-R koji bi u priču dodao i dobre strane slavnog Vankelovog motora čiji obrtni klipovi omogućuju još bolje iskorišćenje energije goriva, ali sa sobom nose novi splet tehničkih izazova koji će morati da budu savladani. Mazda je tokom decenija pokazala naklonost ka Vankelovom motoru pa ne treba da začudi ako se za koju godinu pojavi i serijski automobil sa motorom Skyactiv-R.

Dragan KOSOVAC