Η καινοτόµα τεχνολογία του κινητήρα SkyActiv-X της Mazda, που περιλαµβάνει έναν συνδυασµό της ανάφλεξης µε µπουζί και µε συµπίεση, προκαλεί εξαιρετικές βελτιώσεις σε µία σειρά από σηµαντικούς δείκτες απόδοσης του οχήµατος.
Ένα από τα βασικά σημεία εστίασης στη στρατηγική μακροπρόθεσμης τεχνολογικής ανάπτυξης της Mazda, «Sustainable Zoom-Zoom 2030», είναι η υποχρέωση να μειωθούν σημαντικά οι εκπομπές CO2, ενώ παράλληλα να προσφέρει αυτοκίνητα ευχάριστα στην οδήγηση και με μειωμένο κόστος λειτουργίας, μέσω της βελτιωμένης κατανάλωσης καυσίμου. Στο πλαίσιο αυτού του εγχειρήματος, η Mazda έχει δεσμευτεί να μειώσει τον μέσο όρο των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα κατά 50% έως το 2030 (σε σχέση με τα επίπεδα του 2010) και κατά 90% μέχρι το 2050.
Για τον λόγο αυτό η ιαπωνική αυτοκινητοβιομηχανία σχεδίασε τον πρώτο βενζινοκινητήρα όπου η ανάφλεξη γίνεται με συμπίεση. Ο κινητήρας SkyActiv-X SPCCI υπόσχεται βελτιωμένη ισχύ, επιτάχυνση και βελτιωμένες περιβαλλοντικές επιδόσεις, συνδυάζοντας τα χαρακτηριστικά της ανάφλεξης με σπινθήρα και με συμπίεση.
Με τα δύο τρίτα της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας να βασίζεται επί του παρόντος σε ορυκτά καύσιμα, η Mazda θεωρεί ότι είναι υποκριτικοί οι κανονισμοί που θέτουν τις εκπομπές των EV στο μηδέν. Οι μέσες εκπομπές CO2 ενός EV μπορεί να είναι παρόμοιες με αυτές ενός συμβατικού οχήματος, ανάλογα με το μείγμα ενέργειας από το οποίο παράγεται ο ηλεκτρισμός.
Γι΄αυτό η Mazda επικεντρώνεται στη βελτίωση των πραγματικών εκπομπών ρύπων των EV με τη μεγιστοποίηση της απόδοσης της μηχανής εσωτερικής καύσης. Συνεπώς, η εταιρεία θέλει να μειώσει σημαντικά τις εκπομπές CO2 από βενζινοκινητήρες, βάσει της ανάλυσης των παραγόντων ελέγχου της καύσης. Ένας από τους βασικούς παράγοντες ελέγχου είναι η χρήση ενός άκρως φτωχού μείγματος αέρα-καυσίμου: 2-3 φορές πιο φτωχό απ’ ό,τι στις σημερινές συμβατικές μηχανές. Αυτό το μείγμα έχει τόσο λίγο καύσιμο σε σχέση με τον αέρα που ένας κανονικός κινητήρας με μπουζί δεν μπορεί να το αναφλέξει.

Η εταιρεία χρησιμοποιεί ήδη υψηλές σχέσεις συμπίεσης στους βενζινοκινητήρες SkyActiv για να μειώσει την κατανάλωση καυσίμου. Αυτό οδήγησε στην ιδέα πως αυξάνοντας περισσότερο τον λόγο συμπίεσης το καύσιμο μπορεί να αναφλεγεί απλά με συμπίεση, όπως συμβαίνει στους σύγχρονους κινητήρες ντίζελ.
Αυτή η προσέγγιση έχει ερευνηθεί εκτεταμένα από διάφορους κατασκευαστές, αλλά χωρίς εξέλιξη, καθώς το πρόβλημα είναι ο πολύ μικρός χώρος λειτουργίας, στον οποίο ήταν εφικτή μία σταθερή και προβλέψιμη καύση.
Έτσι, η Mazda ανέπτυξε τη δική της πατενταρισμένη μέθοδο καύσης, Spark Controlled Compression Ignition (SPCCI), και τον νέο κινητήρα SkyActiv-X 2.0 λίτρων που χρησιμοποιεί αυτή τη διαδικασία.
Με τη μέθοδο SPCCI, ο κινητήρας ψεκάζει βενζίνη δημιουργώντας ένα φτωχό μίγμα αέρα-καυσίμου, συμπιέζοντάς το μέχρι 16:1, δηλαδή ακριβώς κάτω από το επίπεδο που απαιτείται για να επιτευχθεί ανάφλεξη με συμπίεση. Για να αναφλεγεί το μείγμα την κατάλληλη στιγμή, πραγματοποιείται ένας μικρός ψεκασμός καυσίμου απευθείας γύρω από το μπουζί, που δημιουργεί έναν πλουσιότερο πυρήνα.
Όταν αναφλέγεται, αυτός ο μικρός πυρήνας δημιουργεί ένα κύμα πίεσης που διέρχεται από τον θάλαμο καύσης, αυξάνοντας τη συμπίεση και τη θερμοκρασία στο κρίσιμο σημείο, όπου καίγεται το κύριο σώμα του καυσίμου.

Η μεταβολή της ισχύος μπορεί να ελέγχεται μέσω του πρώτου σχηματισμού μείγματος και να διορθώνεται μέσω της δεύτερης, επιπλέον, ποσότητας καυσίμου που ψεκάζεται λίγο πριν το έμβολο φθάσει στη βέλτιστη θέση του. Αυτό επεκτείνει την περιοχή της λειτουργίας με φτωχό μίγμα και εξασφαλίζει την υψηλή οικονομία καυσίμου. Η συμβατική καύση χρησιμοποιείται μόνο σε υψηλά φορτία του κινητήρα και σε πολύ ψυχρές εκκινήσεις.
Με τον έλεγχο της ανάφλεξης με συμπίεση με ένα μπουζί, μπορούν να αποφευχθούν προβλήματα ασταθούς καύσης, επιτυγχάνοντας μία ομαλή μετάβαση μεταξύ της ανάφλεξης με συμπίεση και της ανάφλεξης με σπινθήρα. Αυτό σημαίνει ότι ο κινητήρας μπορεί να λειτουργήσει πιο αποτελεσματικά στο 80% του χρόνου λειτουργίας του.

Σε συνθήκες όπου τα οχήματα συνήθως κινούνται με χαμηλές ταχύτητες, η εξοικονόμηση καυσίμου μπορεί να βελτιωθεί κατά 30% και οι εκπομπές CO2 να μειωθούν κατά αντίστοιχο ποσό, χάρη στη χρήση καύσης φτωχού μίγματος.
Με τις πιο σημαντικές βελτιώσεις σε χαμηλά φορτία του κινητήρα, η Mazda πιστεύει ότι ο κινητήρας SkyActiv-X αμφισβητεί την προκατάληψη ότι οι μεσαίοι βενζινοκινητήρες παρουσιάζουν χαμηλή οικονομία καυσίμου σε κίνηση μέσα στην πόλη.