Ambiente e sicurezza: Mazda RX-8 Concept

Mazda si è impegnata a sviluppare tecnologie di combustione con un impatto minimo sull’ambiente. Al Salone dell’Automobile di Ginevra di quest’anno, la Mazda espone una nuova versione ad idrogeno del premiato motore rotativo RENESIS, come ulteriore prova dell’eccellenza della Mazda nell’Engineering.
Come unico costruttore al mondo di motori rotativi, il motore rotativo con carburante a idrogeno è una concezione cui solo la Mazda era in grado di giungere. Si basa sul motore convenzionale RENESIS montato sulla coupè sportiva Mazda RX-8, completamente nuova.
Un motore noto per le sue armoniose caratteristiche di regime di giri, per le dimensioni compatte e per le esclusive caratteristiche di guida. Il RENESIS, tra l’altro, è stato premiato proprio per tali caratteristiche, essendo stato nominato Motore Internazionale dell’Anno 2003.

Tecnologia del Motore Rotativo ad Idrogeno RENESIS della Mazda
Il Motore Rotativo ad Idrogeno RENESIS incorpora un sistema di iniettori a controllo elettronico (l’idrogeno viene iniettato allo stato gassoso). Il sistema preleva aria dalla bocchetta laterale durante il ciclo di induzione ed utilizza doppi iniettori di idrogeno in ciascuno degli alloggiamenti del doppio rotore del motore per iniettare direttamente l’idrogeno nelle camere di aspirazione. Le seguenti tecnologie sono state introdotte per consentire di aumentare al massimo i vantaggi del motore rotativo nella modalità di combustione a idrogeno.

Iniezione Diretta
In ragione della sua architettura, con camere separate per l’induzione e la combustione che vengono create dal rotore che gira all’interno dell’alloggiamento tricoidale, il motore rotativo idealmente è stato adattato per bruciare idrogeno senza innescare il ritorno di fiamma che può verificarsi quando l’idrogeno viene bruciato in un motore tradizionale a pistoni. La camera di induzione separata, inoltre, fornisce una temperatura più sicura per poter dotare i doppi iniettori di idrogeno con le loro guarnizioni di gomma, che sono sensibili alle alte temperature riscontrabili in un motore alternativo convenzionale.

Doppi iniettori di idrogeno
Dato che l’idrogeno ha una densità estremamente bassa, è necessario un volume di iniezione decisamente maggiore, rispetto alla benzina. Ciò richiede l’uso di più di un iniettore, il che può essere difficile da ottenere con un motore alternativo tradizionale, a causa dei limiti strutturali che impediscono di montare gli iniettori direttamente nella camera di combustione. Per contro, il motore rotativo offre spazio a sufficienza per l’installazione di due iniettori per ogni camera di induzione. Con i suoi doppi iniettori di idrogeno, il motore rotativo a idrogeno della Mazda risulta realizzabile ed in grado di offrire sufficiente potenza.

Eccellente miscelazione della carica di aspirazione dell’idrogeno
In un motore alternativo, l’albero motore gira di 180 gradi in un ciclo, mentre l’albero motore del motore rotativo copre un angolo maggiore, di 270 gradi, consentendo un flusso di aspirazione più vigoroso per una notevole miscelazione della carica di idrogeno-aria aspirata. Ciò promuove, inoltre, la produzione di una miscela uniforme, che è un elemento critico della combustione a idrogeno.

Il Concept-Vehicle RX-8 della Mazda con Motore Rotativo a Idrogeno (RE)
La tecnologia del motore rotativo a idrogeno RENESIS, attualmente, si sta sottoponendo a prove di funzionamento su di un’edizione speciale del veicolo di prova Mazda RX-8 con motore rotativo a idrogeno. Il veicolo di prova è stato equipaggiato con un sistema a doppio carburante, consistente in un serbatoio dell’idrogeno ad alta pressione ed in un serbatoio della benzina separato, potendo funzionare sia a idrogeno che a benzina. Risulta affidabile e facile da far funzionare sia quando si sta viaggiando ad idrogeno che a benzina.
In aggiunta al rivoluzionario motore rotativo RENESIS, il veicolo di prova con motore rotativo a idrogeno Mazda RX-8 si avvantaggia di una migliore aerodinamica, di pneumatici ottimizzati e di misure di riduzione del peso, oltre che di un gran numero di tecnologie per un’eccezionale compatibilità ambientale. Esse comprendono tre strati di vernice a fresco, una vernice a base acquosa che riduce drasticamente le emissioni di solventi organici, che consente di risparmiare energia abbreviando il processo di asciugatura e che riduce la CO2.
Per le parti interne, vengono utilizzate materie plastiche a base vegetale, che sono un’attraente alternativa rispetto alle materie plastiche derivanti da carburanti fossili come il petrolio. Materie plastiche a base vegetale, con fibre rinforzate e stampate ad estrusione, in cui si fa uso della cellulosa estratta dal legno, vengono utilizzate per dividere i pannelli e vanno a ridurre le emissioni di CO2. Il veicolo di prova ad idrogeno è inoltre dotato di freni a bassa resistenza e di un cilindro maestro accoppiato a riempimento rapido riduce la resistenza in frenata, in abbinamento a porta-mozzi a bassa resistenza per un minore attrito, consentendo di limitare la perdita di potenza.

Futuri Sistemi di Automobili a Motore Rotativo ad Idrogeno
Lo sviluppo di tale sistema prosegue ancora e la Mazda si accinge anche a presentare, a Ginevra 2004, un buon numero di tecnologie che potranno consentire di supportare le potenzialità di un futuristico sistema rotativo ad idrogeno. Tali tecnologie della prossima generazione sono state perfezionate per consentire di raggiungere i doppi obiettivi di guidabilità paragonabile a quella delle automobili a benzina e di un’eccellente efficienza derivante dall’uso pratico dell’energia. Andando ad abbinare tali varie tecnologie, la Mazda si pone l’obiettivo di ottenere veicoli avanzati dal funzionamento pulito che offrano anche un’eccezionale esperienza di guida in linea con lo spirito “Zoom-Zoom” dell’azienda.
Tali tecnologie comprendono un turbocompressore assistito da un motore elettrico per migliorare l’efficienza della combustione dell’idrogeno e la rigenerazione di energia dalle emissioni di scarico dell’automobile. Viene utilizzato per aumentare al massimo l’efficacia dell’induzione forzata tramite la gamma di giri. Ad un basso regime di giri, che inizi a circa 1000 giri/min., un motore elettrico si mette in funzione per offrire assistenza al turbocompressore ed aumentare l’efficienza di induzione. Ad un alto regime di giri, il turbocompressore viene azionato in modalità tradizionale, solo tramite il flusso dei gas di scarico.
Nell’intento di capitalizzare sulla tecnologia ibrida esistente, la Mazda continua a sviluppare il suo sistema avanzato di propulsione ibrida ed il sistema di arresto dell’accelerazione. Continua a perfezionare i suoi impianti frenanti rigenerativi, i sistemi di assistenza elettrica all’accelerazione ed altri mezzi per migliorare l’efficienza di tutto il veicolo.

Sistema Ibrido della Mazda
Il Sistema Ibrido della Mazda è costituito da un motore, da un invertitore e da una batteria a 144 Volt. Quando il veicolo è fermo, ad esempio quando si attende al semaforo, il sistema di norma arresta il motore per ridurre i consumi di carburante e le emissioni dei gas di scarico, e lo riavvia automaticamente con il motore elettrico quando il conducente è pronto per accelerare. Inoltre, quando il motore è in marcia ad un basso regime di giri, il motore elettrico viene utilizzato per aumentare la coppia del motore e migliorarne efficacemente la risposta. Durante la decelerazione, il motore funziona come un generatore elettrico, andando a recuperare l’energia di frenata ed utilizzando tale energia per ricaricare la batteria.