Mazda Skyactiv X : le moteur essence qui se prend pour un Diesel… par Dimitri Urbain

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Depuis 2012, Mazda développe des moteurs baptisés « Skyactiv ». Disponibles en essence et en diesel. Le dernier- né de la gamme est le Skyactiv-X. qu’est-ce qui le distingue des autres moteurs ?

Mazda promet une des plus importantes avancées dans le domaine des moteurs à combustion interne de ces dix dernières années. Il s’agit d’un moteur 2 litres à double arbre à cames en tête entrainés par chaine qui promet la frugalité d’un Diesel avec le caractère plus sportif d’un moteur essence et une économie de carburant de l’ordre de 20 à 30%. Le dernier né de la gamme Skyactiv, le X, utilise les avantages de l’allumage par compression à commande par étincelle. Mazda a baptisé cette technologie « SPCCI » (Spark Controlled Compression Ignition- Allumage par compression contrôlé par bougie). Ainsi, ce moteur essence passe d’une combustion classique à une combustion avec allumage par compression. Dans les deux cas, c’est une étincelle qui permet à la combustion de se produire. Opel et Mercedes ont également effectué des recherches sur le même sujet mais sans pour autant parvenir à une mise au point satisfaisante et ont dont abandonné ces projets.

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Comment ça fonctionne ?

Mazda a simultanément travaillé sur l’allumage et l’injection afin de développer cette technologie. L’architecture de culasse est spécifique à ce moteur, le système d’injection fonctionne à haute pression afin de gérer l’allumage par compression tandis que le circuit d’alimentation fournit de l’air en grande quantité. En outre, chaque cylindre est équipé d’un capteur de pression. Un mélange air- carburant très pauvre est injecté dans la chambre de combustion lors de l’admission. Ensuite, une quantité très précise de carburant déjà atomisé est injectée directement à proximité de la bougie lors de la compression. Cette quantité de carburant réduite vient enrichir le mélange pauvre déjà présent et l’enflamme, sous l’action de l’augmentation de la pression régnant dans la chambre de combustion. L’effet de la compression localisée déclenchée par l’étincelle permet d’obtenir des valeurs de pression et de température qui vont à leur tour provoquer l’allumage par compression. La technologie SPCCI permet d’obtenir un rendement très élevé dans une large gamme d’usages. Elle est inactive lors des démarrages à froid, lors de la montée en température du moteur et à très forte charge. Dans ces situations, la régulation électronique fait fonctionner le moteur de manière classique et utilise un mélange air-essence aux proportions idéales (14,7 :1).

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La combustion dans les cylindres du Skyactiv- X est d’autant plus efficace que le taux de compression est élevé et que la régulation de la température du liquide de refroidissement permet de diminuer les pertes (qui se situent traditionnellement entre la zone de transfert thermique des cylindres et les parois de la chambre de combustion). Le doublement de la quantité d’air contenue dans le mélange abaisse la température des gaz de combustion. L’utilisation du cycle Miller limite la résistance mécanique et les pertes par pompage. Un des gros problèmes liés à la combustion d’un mélange pauvre est son instabilité. L’allumage par compression, à des températures et pressions élevées, permet d’y remédier.

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Dr Jekyll & Mister Hyde…

Le bloc Skyactiv-X monte en régime comme le fait traditionnellement un moteur essence tout en offrant un couple, une réactivité et un rendement énergétique dignes d’un moteur Diesel. De plus, les performances à faible charge étant nettement améliorées, la consommation diminue, tout comme les émissions de CO2 et de NOx. Le système de dépollution associe un catalyseur trois voies à un filtre à particules. La puissance de ce moteur 2 litres s’affiche à 180 ch à 6.000 tr/ min, pour un couple maximal de 224 Nm à 3.000 tr/ min. Il est conforme aux nouvelles normes Euro 6d, sans devoir faire appel à une « usine à gaz » de dépollution. Sa consommation est comprise entre 5,4 et 6,9 l/ 100 km tandis que les émissions de CO2 sont comprises entre 122 et 157 gr/ km. Le moteur est aussi équipé d’un alterno-démarrreur intégré, commandé par courroie, et associé à une batterie lithium-ion de 24V (système Mazda M hybrid). En augmentant le régime moteur lors des redémarrages, il favorise les accélérations et le silence de fonctionnement.

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Tout a commencé en 2011, lorsque Mazda a présenté des moteurs essence et diesel avec un taux de compression identique (14 :1), ce qui tout à la fois élevé pour un moteur essence et… bas pour un diesel. Les moteurs Skyactiv-X, eux ont un taux de compression de l’ordre de 15 :1. Outre un compresseur de type Roots que Mazda qualifie de « pompe à air » et qui augmente la quantité d’air admise dans les cylindres, le moteur Skyactiv-X dispose de deux arbres à cames à calage de distribution variable ainsi que d’un nouveau système d’injection qui envoie de l’essence à 500 bars de pression, contre seulement 200 avec un système à injection directe ou plus de 2000 dans le cas d’un diesel. Cette technologie est adaptable sur tout moteur, peu importe sa cylindrée. A l’instar de ce que propose Toyota pour ses véhicules hybrides, il est même possible de visualiser le fonctionnement du système sur l’écran central de la nouvelle Mazda 3, par exemple. (Texte: Dimitri Urbain, envoyé spécial en Espagne)

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