Mazda Skyactiv – BEZ OHLEDU NA KONVENCE

Mazda svůj přístup k technice označuje Skyactiv. Jde o zajímavý soubor vlastních, často originálních konstrukčních řešení, prostupujících různými skupinami těchto japonských vozů.

Mazda byla od roku 1979 finančně i částečně technicky propojena s Ford Motor Company, jehož podíl mezi roky 1996 a 2008 dosáhl 33,33 %. Potíže americké automobily však vedly v roce 2008 k rozhodnutí o prodeji většiny z tohoto podílu, který se postupně zmenšil až na pouhá 2,1 procenta v roce 2014. Tím pro Mazdu nastalo zcela nové období větší svobody nejen v plánování, ale zejména na poli konstrukce, kdy již nebyla nucena využívat, co se týká individualizace, omezenějších technických řešení původního většinového vlastníka. V roce 2011 proto japonská značka oficiálně představila technologie Skyactiv, tedy soubor technických řešení v oblasti motorů, převodovek, karoserie a podvozku.

Mazda již dříve používala u některých svých motorů označení Sky, nyní ale došlo k zahrnutí všech uvedených oblastí do jednoho celku s jednotícím přístupem. Prvním vozem navrženým v duchu nové filozofie bylo středně velké SUV Mazda CX-5, jež je aktuálně nejprodávanějším typem své značky v Evropě. Na technice Skyactiv je kromě jednotlivých řešení zajímavý fakt, že vznikla na čistém papíře zcela od počátku. Díky tomu bylo možné použít novátorská řešení namísto postupné modernizace stávajících principů, což je obvyklejší přístup. A vlastně originalita a novátorství jsou pro Mazdu typické. Základními stavebními kameny strategie Skyactiv je zaměření na nízkou hmotnost a optimalizaci spalovacího procesu zážehových a vznětových motorů.

Cílem vývoje je také soustředění se na řidiče a jeho zážitky z jízdy. Mazda otevřeně říká, že i v blízké budoucnosti bude nejmasovějším zdrojem pro pohon automobilů spalovací motor, takže je třeba jej dále zdokonalovat. Konstrukce karoserie, označovaná Mazdou jako Skyactiv-Body, je základ. Nosné struktury postavené pod hlavičkou přístupu Skyactiv se orientují na minimalizaci hmotnosti, ovšem při současném posílení bezpečnostních standardů, tedy zejména tuhosti a celkové pevnosti. Ve srovnání s předchozím řešením došlo ke snížení hmotnosti o přibližně osm procent při navýšení tuhosti v krutu až o 38 procent. Kromě nových konstrukčních přístupů a metod má na tomto výsledku značný podíl zejména používání různých druhů vysokopevnostních ocelí v určitých částech skeletu. Základním pilířem konstrukce je tuhá podlaha s navazujícími podélnými nosníky. Principem pro potřebnou tuhost bylo v maximální míře používání rovných profilů. Hojně se využívají moderní techniky bodového svařování, stejně jako lepení či jejich kombinace.

Podíl vysokopevnostních ocelí na nosné struktuře, vyrobené z přibližně 300 samostatných dílů, činí v závislosti na konkrétním typu kolem 60 procent. Na výztuhách pod nárazníky je dokonce použita vysoce legovaná ocel s mezí skluzu až 1800 MPa. Do oblasti Skyactiv-Body ale patří kromě karoserie také další technická řešení snižující hmotnost. Jde například o základní řešení elektroinstalace (zkrácení kabeláže vhodnějším rozmístěním různých součástí), ale také sedadel (úspora až 7 kg) či modifikace ochranných plechů brzdové soustavy (-4,4 kg). Moderní podvozky Skyactiv-Chassis vozů Mazda mají oporu v tuhé karoserii. Právě podvozek má hlavní vliv na jízdní vlastnosti a chování vozu. Jedním z cílů inženýrů Mazdy je intenzivní spojení řidiče a jeho vozu. Přední nápravu typu McPherson doplňuje víceprvkové zavěšení zadních kol. Došlo ke zvýšení tuhosti samotného podvozku při současném snížení jeho hmotnosti o 14 procent. Mazda se soustředila na velmi pečlivé naladění jednotlivých komponentů i účinné celkové sladění. Samozřejmostí nového přístupu je elektrický posilovač řízení s menším převodem řízení a proměnnou charakteristikou posilovače v závislosti na rychlosti jízdy. Účinnost zážehových motorů je závislá na kompresním poměru. Čím je větší, tím účinnější je spalování. Současně se ale zvětšuje riziko samozápalů a klepání motoru. Mazda se u svých zážehových motorů Skyactiv-G rozhodla pro originální přístup. Navrhla je s vysokým kompresním poměrem, který se podle typu motoru pohybuje mezi 13 a 14 ku jedné, což je nejvyšší hodnota u sériových zážehových motorů současnosti. Při vývoji Mazda provedla důkladnou analýzu vzniku samozápalů, na jejímž základě se ukázalo, že vznikají zejména v důsledku vysokých teplot ve spalovacích prostorech. Tyto teploty se proto snižují například použitím dlouhého sběrného potrubí v uspořádání 4-2-1, zamezujícího zpětnému vedení rozehřátých výfukových plynů. Použity jsou též vstřikovače s více otvory pro lepší rozprášení paliva, písty s prohlubní ve svém středu, vířivá klapka v sání či výrazně nadčtvercové rozměry válců. Samozřejmostí je proměnné časování sacího i výfukového vačkového hřídele. Při částečném zatížení nechává například v kompresní fázi déle otevřené sací ventily, což snižuje tlak ve spalovacím prostoru. Mezi další vlastnosti motorů Skyactiv obecně patří až o 30 procent minimalizované třecí ztráty nebo o asi 10 procent nižší hmotnost.

V neposlední řadě je třeba zmínit i o přibližně 20 procent nižší spotřebu paliva a 15procentní nárůst točivého momentu ve středních otáčkách. Zážehové motory Mazda v současné době nepoužívají přeplňování a vyznačují se proto rychlými reakcemi, ochotou k vytáčení, stejně jako nízkou spotřebou v reálném provozu. Tento koncept vhodně ladí se zmíněným snižováním hmotnosti. Tyto motory Mazda používá po celém světě. U vznětových motorů Skyactiv-D japonská značka uplatnila naopak nejmenší kompresní poměr mezi vznětovými motory – 14:1. Toto řešení má za následek pomalejší hoření, které ale eliminuje dřívější vstřikování paliva těsně před horní úvratí pístu. Spolehlivou činnost i po studeném startu zajišťuje systém proměnného zdvihu výfukových ventilů. Menší kompresní poměr umožnil používat lehčí vnitřní pohyblivé komponenty (klikový hřídel je například o 25 % lehčí), stejně jako aplikaci hliníkového bloku motoru. Přínos je tedy v rychlosti reakcí, snadnějším vytáčení motoru, jeho menších ztrátách a příjemnějším zvuku. Standardní výbavou všech verzí vznětového motoru 2,2 litru je stupňovité přeplňování pomocí dvojice nestejně velkých turbodmychadel.

Velmi lehká šestistupňová manuální převodovka Skyactiv-MT s vysokou účinností se vyznačuje extrémně krátkými drahami řazení s jednoznačným a lehkým chodem. Ve srovnání s předchozí generací daného typu převodovky je skříň Skyactiv-MT o 16 % lehčí a o jedno procento má zmenšené ztráty účinnost. Speciálně je řešené zejména spojení řadicí páky a převodovky pomocí pákového mechanismu a lanovodů. Samočinná šestistupňová převodovka Skyactiv-Drive vlastní konstrukce Mazda je pro pocit přímého spojení motoru s koly v hydrodynamickém měniči osazena integrovanou přemosťovací spojkou. Je zesílená a funkční ve velmi širokém provozním rozsahu, a to takřka od rozjezdu. Ve srovnání s předchozí samočinnou převodovkou vykazuje Skyactiv-Drive o 4 až 7 procent nižší spotřebu paliva. Originalita technických řešení v rámci přístupu Skyactiv je rozhodně vítaná. Vozy Mazda se díky tomu do určité míry vymykají zvyklostem svých segmentů, což se odráží i v trvale rostoucích celosvětových prodejích. V roce 2015 Mazda vyrobila 1 540 576 automobilů, což je o 16 procent více než o rok předtím. Mazda přitom sděluje, že aktuální technologie Skyactiv jsou teprve první generací nového přístupu a již intenzivně pracuje na dalších. Vypadá to, že technická originalita bude pokračovat.

Technické zajímavosti

G-VECTORING CONTROL

Novinkou podvozkových systémů je speciální funkce G-Vectoring Control, zlepšující reakce automobilu na pohyby volantu. Nová funkce pracuje v součinnosti se stabilizačním systémem a pomáhá automobilu především v nájezdu do zatáčky. Pro řidiče neznatelným krátkodobým omezením točivého momentu přenese na krátký okamžik hmotnost dopředu, což zcela přirozeně usnadní zatočení automobilu zvětšením přilnavosti vnějšího předního kola a odlehčením zádi. Tento „impulz“ vnímá řidič zcela přirozeně.

i-STOP

Konstruktérská originalita se ukazuje i v systému stop/start, který Mazda označuje i-STOP. Po vypnutí motoru jej alternátor pootočí tak, aby písty byly přibližně v polovině zdvihu. Díky tomu motor následně snáze nastartuje (během cca 0,35 s u zážehových a 0,40 s u vznětových motorů). 

i-ELOOP

Systém i-ELOOP (Intelligent Energy Loop) umožňuje aktivně regulovat alternátor, který je v činnosti prakticky pouze při jízdě bez plynu nebo při brzdění. Vznikající energie se před vstupem do konvenční elektrické 12V soustavy ukládá, na rozdíl od konvenčních řešení, v kondenzátoru, jenž je schopen krátkodobě uchovat více energie než pouze akumulátor – tomu tuto uchovanou energii dodává postupně podle jeho nabíjecí charakteristiky. Tím lze získat více elektřiny pro provoz spotřebičů ve voze. Snížení spotřeby paliva v podmínkách reálného provozu může dosahovat až 10 procent.

Převzato z časopisu

Fotogalerie