En 2009, les véhicules hybrides électriques (VHE) représentaient moins de 1% des ventes internationales de véhicules.  Actuellement en Amérique du Nord, ce nombre est moins de 2% du total des ventes de véhicules.  De plus, la vente des véhicules électriques est quasiment inexistante.  Les ventes de VHE continueront certainement d'augmenter et il est possible que d'ici 2020, les ventes de VHE atteignent 10% du marché.  Il est donc raisonnable de conclure que, malgré la percé de cette technologie, le moteur à combustion interne restera le groupe propulseur le plus courant pour les automobiles à court et moyen terme.

C'est là que les TECHNOLOGIES SKYACTIV interviennent.  Skyactiv est la prochaine étape dans l'évolution constante du concept VROUM-VROUM qui caractérise Mazda.  Il représente une approche vierge du design automobile, ciblé dans trois zones principales :

• 1.      Les moteurs
• 2.      Les boites de vitesses
• 3.      La structure / le châssis du véhicule

Au cours des années, Mazda a acquis une réputation de constructeur de petites voitures conçues pour les passionnés de la conduite.  Ces véhicules sont inévitablement propulsés par des moteurs novateurs qui accomplissent davantage avec moins.

• 1.    Les Moteurs

SKYACTIV-G

Dans un moteur à combustion interne, l'énergie du carburant est gaspillée par quatre éléments principaux :

• 1.      La perte d'échappement
• 2.      La perte de refroidissement
• 3.      La perte de pompage
• 4.      La perte mécanique

L'énergie restante (actuellement moins de 30%) est convertie en sortie du moteur et en mouvement vers l'avant du véhicule.  Pour améliorer l'efficacité de ce genre de moteur, il faut réduire ces quatre domaines de perte thermique.

Pour y parvenir, Mazda a entrepris de créer un nouveau moteur à essence dont l'efficacité et les performances seraient améliorées au-delà des normes actuelles du secteur automobile.  Mazda a ciblé quatre domaines du design du moteur :

• 1.      Le taux de compression
• 2.      Les pertes de pompage
• 3.      Le poids du moteur
• 4.      La friction interne

Le taux de compression

Afin d'augmenter énormément le taux de compression pour atteindre 13 :1, les ingénieurs ont dû résoudre le problème de cognement (une combustion incontrôlée provoquant de la chaleur excessive).

Pour ce faire, il faut réduire la température du processus de combustion et contrôler précisément le processus de combustion lui-même.

Pour réduire la température du processus de combustion, surtout au point mort haut (le moment où le piston est au plus haut de sa course), les ingénieurs ont créé une tubulure d'échappement longue, 4 en 2 en 1.

Dans une tubulure d'échappement courte conventionnelle, les gaz chauds d'un cylindre atteignent l'autre cylindre lorsque la course d'échappement se termine et que la course d'admission commence.  Les gaz d'échappement chauds, qui viennent de sortir du cylindre, sont ensuite réintroduits de force dans la chambre de combustion, augmentant la quantité de gaz résiduel chaud présent et, par conséquent, la température de la chambre de combustion.

Avec la tubulure d'échappement longue 4 en 2 en 1 du SKYACTIV-G, la vague à haute pression prend davantage de temps à atteindre le prochain cylindre, ce qui permet de réduire la quantité de gaz d'échappement résiduel.  On réduit ainsi de façon drastique la température de combustion et la production des NOx.

La température de la chambre de combustion est également réduite par les injecteurs sophistiqués à trous multiples du SKYACTIV-G.  Mazda a tenu compte des leçons apprises lors des tests du MZR 2,3L DISI Turbo pour raffiner le design des injecteurs à haute pression, augmenter le nombre de trous et la précision de la vaporisation.  Ce genre de précision est important, car le SKYACTIV-G est composé d'un style de piston exclusif, qui inclut une cavité sur le dessus.  Cette cavité contient l'explosion de façon plus contrôlée, ce qui augmente l'efficacité et réduit la production des émissions.

La prochaine chose que les concepteurs de moteur ont faite pour augmenter l'efficacité était de réduire l'alésage du moteur et d'allonger la course.  En réduisant l'alésage du moteur (essentiellement la largeur du piston), les ingénieurs ont réussi à augmenter davantage l'efficacité du moteur.

Les pertes de pompages

Pour comprendre pleinement le concept des pertes de pompage, imaginez que vous placez votre main sur l'embout de la balayeuse.  Plus la surface du tuyau couverte par votre main est grande, moins la balayeuse peut aspirer de l'air.  C'est ainsi que la plupart des moteurs contrôlent la quantité d'air qui pénètre dans un moteur : en ouvrant et en fermant les papillons de la tubulure d'admission.  Cependant, tout comme une balayeuse, il faut beaucoup d'énergie pour aspirer l'air plus loin que les papillons, lorsqu'il faut limiter la quantité d'air pénétrant dans le moteur à plus bas régime.

Mazda a réussi à minimiser les pertes de pompages avec une distribution séquentielle à variation continue (S-VT) sur les soupapes d'admission et d'échappement.  Cela change la durée de l'ouverture et de la fermeture des soupapes : la quantité d'air admis est donc contrôlée par les soupapes plutôt que par le papillon.  Grâce au système S-VT de SKYACTIV-G, les pertes de pompages sont réduites de 20% ce qui améliore l'efficacité de la combustion.

Le poids du moteur

Les ingénieurs ont ensuite ciblé le poids des composantes interne du SKYACTIV-G pour augmenter son efficacité.  Le poids des pistons à été réduit de 20% et celui des biellettes de 15%.  Grâce à ces changements supplémentaires, le poids global du moteur a été réduit de 10%

La friction interne

Le dernier domaine identifié par les ingénieurs pour améliorer l'efficacité était de réduction de la friction interne.  En ciblant et en améliorant le groupe motopropulseur et les segments des pistons, la friction a été réduite de 50% à 37% respectivement.  On obtient ainsi une réduction globale de la friction de 30%.