hero

Läs allt om Mazdas nya SKYACTIV teknologier

2011-06-16
1590 visningar
seats

1. Höjdpunkterna i korthet

Motorer, växellådor, karosser och chassin: Mazdas helt nya SKYACTIV teknologier är alla utvecklade för att öka effektiviteten i Mazdas nya generation av bilar med tanke på förbättrade långsiktiga miljöhänsyn samtidigt som de ytterligare skall öka säkerheten och körglädjen.

Innovation och utveckling är själva kärnan i SKYACTIV, som är helt inriktad på optimerade förbränningsmotorer och lättare bilar. Eftersom dessa nya tekniker skall användas i den kommande generationens samtliga nya Mazda-modeller - och inte bara i dyra "gröna" modellvarianter - kommer de att förbättra den totala nyttan för alla Mazda-kunder i hela världen.


SKYACTIV-G bensinmotor: jakten på den perfekta förbränningsmotorn

Nya direktinsprutade SKYACTIV-G bensinmotor har en hel rad av helt ny teknik. Den är extremt kraftfull, men ändå anmärkningsvärt bränsleeffektiv. Den tar motorns kompression till en ny nivå genom att lösa alla de problem som hittills hindrat denna utveckling. Sådana okonventionella metoder är typiska för Mazdas unika ingenjörskonst.

Sammanfattning:
• Extremt högt kompressionsförhållande på 14,0:1.
• Detta höga kompressionsförhållande har möjliggjorts på grund av bl.a. ett 4-2-1 grenrör, kolvtopparnas nya utformning, nya effektivare multi-insprutare och andra nya tekniska lösningar för att förhindra spikning.
• Motorns inre friktion har minskats med 30 %.
• Kontinuerligt variabla ventiltider (dubbel S-VT) på både insug- och avgassidan minimerar pumpförlusterna.
• 10 % lättare motor.
• Cirka 15 % lägre bensinförbrukning och CO2-utsläpp än nuvarande Mazda 2.0 liter MZR bensinmotor.
• Cirka 15 % mera vridmoment vid låga varvtal och i mellanregistret.


SKYACTIV-D dieselmotor: högt vridmoment och ren förbränning

Ren, högvarvig, snabbare respons och roligare att köra än någonsin tidigare: Mazda har höjt ribban för en dieselmotor med SKYACTIV-D. Kompressionsförhållandet spelar en central roll även här, eftersom motorns interna process helt omprövats. Resultatet blev en mycket effektiv motor som uppfyller de allra högsta miljökraven utan att behöva några extra reningssystem.

Sammanfattning:
• Cirka 20 % lägre bränsleförbrukning jämfört med dagens 2.2 liters MZR-CD dieselmotor tack vare ett extremt lågt kompressionsförhållande på 14,0:1 och större expansionsfas efter kompressionen.
• Variabla ventiltider för avgasventilerna möjliggör återcirkulation av avgaser, som omedelbart stabiliserar förbränningen efter en kallstart.
• En tvåstegs avgasturbo ger en kraftig och kontinuerlig gasrespons genom hela varvtalsregistret upp till 5.200 varv/min.
• 10 % lättare motor än nuvarande 2.2 liters MZR-CD dieselmotor.
• 20 % minskning av motorns inre friktion.
• Högeffektivt keramiskt partikelfilter.
• Motorn uppfyller Euro 6, Tier II BIN 5 i USA och Japans nya långsiktiga avgasregler utan att behöva fördyrande extra reningsprocesser för att minska de nitrösa gaserna NOx.

SKYACTIV-Drive automatisk växellåda

En smidig, bränslebesparande automatisk växellåda som är rolig att använda: Mazdas SKYACTIV-Drive är utvecklad för att ge det allra bästa när det gäller automatisk växling och effektivitet - även för dieselmotorer med mycket högt vridmoment. Sätt spaken i Drive-läge!

Sammanfattning:
• Unik teknik kombinerar fördelarna med en konventionell automatisk växellåda, en steglöst variabel växellåda (CVT) och en dubbelkopplingslåda.
• En vidareutvecklad lockup-funktion för alla sex växlarna ger samma direkta känsla som i en vanlig manuell växellåda och minskar bränsleförbrukningen med cirka 7 % jämfört med dagens automatiska växellåda.
• Snabb och mjuk växlingsrespons tack vare ny elektromagnetisk kontrollenhet.
• Jämn och kraftig acceleration redan från stillastående.
• Kan användas tillsammans både med motorerna SKYACTIV-G och SKYACTIV-D.


SKYACTIV-MT manuell växellåda

Lättare, mindre och mer effektiv: Mazda har utvecklat sin nya sexväxlade manuella växellåda SKYACTIV-MT för att förbättra bränsleekonomin utan att kompromissa när det gäller körglädje. Utgångspunkten har varit växellådan i Mazdas legendariska sportbil MX-5 med sina korta och direkta växlingslägen.

Sammanfattning:
• Optimerad för framhjulsdrivna bilar och med korta och direkta växellägen som hos en Mazda MX-5.
• En betydligt mindre och lättare växellåda än den nuvarande.
• Den kompakta växellådan tillåter ett mer effektivt utnyttjande av motorrummet.
• Bättre bränsleekonomi tack vare mindre mekanisk friktion.


SKYACTIV-Body

Starkare och säkrare, men även lättare: Mazdas utvecklingsingenjörer återvände till ritbordet för att skapa SKYACTIV-Body, som kombinerar lägre vikt och starkare material i en helt ny karosskonstruktion.

Sammanfattning:
• 8 % lättare genom användning av en nyutvecklad karosskonstruktion, nya produktionsprocesser med nya sammanfogningsmetoder och en ännu större del höghållfasthetsstål.
• Förbättrade köregenskaper tack vare en 30 % vridstyvare kaross.
• Högsta passiva säkerhet genom förändrade krockzoner med förmågan att bättre fördela krockkrafterna.


SKYACTIV-Chassis

Mazda har utvecklat ett chassi som kombinerar snabba och följsamma vägegenskaper med hög komfort och stabilitet, även i mycket hög hastighet. SKYACTIV-Chassis har även en mycket hög vridstyvhet, bl.a. tack vare sin lättare vikt.

Sammanfattning:
• Känslan av att vara ett med bilen, inspirerad av Mazdas sportkupé MX-5 och dess karaktär av "Jinba Ittai".
• Bättre köregenskaper i alla hastigheter, både snabbare reaktioner i låga och medelhöga hastigheter samt ökad stabilitet i höga hastigheter tack vare bl.a. nya bakre stötdämparinfästningar, placeringen av bakre reaktionsstag, styrningens komponenter och dess geometri.
• Utmärkt vridstyvhet tillsammans med en minskning av chassivikten på 14 % tack vare nya fjäderben fram och ett nytt bakre multilänk-system.


2. Introduktion

"Sky is the limit": Uttrycket står för en helt ny generation av olika teknologier från Mazda och symboliserar ett nytt skede för den japanska bilfabriken. Mazdas unika ingenjörskonst har alltid innehållit en viktig ingrediens, nämligen körglädje. Så det viktigaste målet för Mazdas ingenjörer vid utvecklingen av SKYACTIV tekniken var därför att förbättra bränsleekonomin och minska CO2-utsläppen, samtidigt med att förbättra både säkerheten och körglädjen för samtliga nya framtida bilmodeller

Förbränningsmotorer kommer även i fortsättningen att ha en mycket stor betydelse. År 2020 räknar man med att fortfarande mer än 80 procent av alla fordon har en förbränningsmotor. Dagens förbränningsmotorer har dock bara en verkningsgrad på cirka 30 procent. Så onekligen finns det mycket att förbättra. Mazdas ingenjörer har under parollen "Defy convention", utmana konventionerna, framförallt fokuserat på förbränningsmotorn med ett enda mål, nämligen att uppnå den "perfekta förbränningsmotorn".

Häri ligger själva grunden för den nya generationen Mazda-modeller - att använda SKYACTIV tekniken i samtliga nya Mazda-bilar - och inte bara i speciellt "gröna" versioner. På detta sätt anser Mazda att man för närvarande allra bäst minskar sin totala påverkan på miljön, samtidigt som de nya produkterna blir både säkrare och roligare att köra. Dessutom skall dessa nya modeller även vara ekonomiskt möjliga att köpa för så många som möjligt. Detta är de främsta orsakerna till varför Mazda har valt att med högsta prioritet öka effektiviteten i dagens förbränningsmotorer.

Förbränningsmotorer fortfarande viktigast år 2020
Många biltillverkare planerar redan idag att koncentrera sin utveckling till hybridfordon under de närmaste åren och till elbilar på längre sikt. Även hos Mazda finns samma planer. Fabriken har redan under mer än 20 års tid utvecklat både hybrider och elbilar. En helt eldriven Mazda2 kommer redan i höst att leasas ut till ett antal kunder i Japan, som ett led i ett forskningsprojekt om elbilars teknik och deras framtida användningsområden. Men även om de mest optimistiska antagandena visar sig vara riktiga - att 23 procent av alla sålda bilar i Europa år 2020 skulle vara elbilar - så har den allra största delen fortfarande förbränningsmotorer.

Enligt 2010 års EUROTAX-undersökning kommer försäljningen av elbilar i Tyskland år 2020 att vara mellan 250.000 och 375.000 enheter. Detta innebär en marknadsandel på ungefär 10 procent. Lägger man därtill cirka 200.000 hybridbilar, så blir resultatet att det fortfarande kommer att säljas cirka 80 procent bilar med förbränningsmotorer i Tyskland om tio år. Och, säger undersökningen, CO2-utsläppen från förbränningsmotorer kommer att vara lägre än för elbilar så länge som elektriciteten till elbilarna kommer från icke-förnybara energikällor.


3. Mazda "Sustainable Zoom-Zoom"

"Building Block Strategy", en strategi av byggstenar
Redan 2007 började Mazda arbeta efter en strategi som man kallade för "Sustainable Zoom-Zoom". Denna innebär en 30-procentig ökning av bränsleeffektiviteten, räknat på 2008 års siffror, för samtliga bilar som Mazda skall sälja runtom i världen år 2015. Detta i sin tur innebär en minskning av bränsleförbrukning och CO2-utsläpp på cirka 23 procent.

Detta övergripande mål genomförs med hjälp av Mazdas "Building Block Strategy", som är en modell för att steg för steg införa nya elektriska system till Mazdas SKYACTIV-motorer.

Mazdas eget unika start- och stoppsystem, i-stop, introducerades redan 2009 på marknaden. Detta är ett steg på vägen, en byggsten, mot bränslesnålare motorer. Samtliga SKYACTIV-motorer, både bensin och diesel, kommer i Europa att förses med i-stop.

Fler elektriska system följer. Ett exempel, redan under utveckling, är att ta vara på bromsenergin. Och när det gäller hybrider har Mazda redan ifjol ingått ett avtal med Toyota om att kombinera deras hybridteknik med Mazdas nya SKYACTIV-motorer. Utan SKYACTIV skulle hälften av alla nya Mazda-bilar behöva vara hybrider, eller nästan en fjärdedel rena elbilar, för att Mazda skulle kunna uppnå sina mål till 2015.


"Monotsukuri Innovation", nyskapande processer och tillverkning
Redan 2007, innan man ens börjat tala om SKYACTIV, startade Mazda ett förändringsarbete av samtliga processer som behövs för att tillverka en bil, från forskning och utveckling till själva produktionen. Mazda kallar sin förändringsprocess för " Monotsukuri Innovation". Basen i projektet är en gemensam produktplanering, Bundled Product Planning, med gemensamma bottenplattor och arkitektur samt en mycket flexibel produktion.

Systemet har redan gett positiva effekter med bl.a. en mer kundanpassad produktion och en bättre standardisering av olika delar till olika modeller, som i sin tur medfört en bättre kostnadseffektivitet.

Mazda delar systemteknologi för hybridbilar med Toyota
Toyota Motor Corporation och Mazda Motor Corporation ingick redan ifjol ett avtal om att Mazda skulle få tillgång till hybridtekniken som finns i Toyota Prius. Mazda planerar att kombinera detta hybridsystem med SKYACTIV-motorerna för att utveckla och tillverka en hybridbil, i första hand för den japanska marknaden med försäljningsstart under 2013.

Verkningsgraden hos dagens förbränningsmotorer sjunker kraftigt vid delbelastning och låga motorvarvtal. Hybridbilar däremot ger så god bränsleekonomi därför att förbränningsmotorn används där den är som mest effektiv för att alstra elektricitet, vilken (tillsammans med regenerering av bromskraften) driver bilen vid låg belastning. Men ju större förbränningsmotorns ineffektiva låglastområde är, desto större måste hybridbilens elmotor och batteri vara för att kompensera det.

Därför, tack vare hög effektivitet över ett brett varvtalsregister, ökar kombinationen av SKYACTIVs förbränningsmotorer och en elmotor den totala effektiviteten, samtidigt som denna Mazda-hybrid klarar sig med både mindre elmotor och lättare batteri. I en kommande SKYACTIV-hybrid kan därför regenererad bromskraft användas i större utsträckning som energikälla för att ladda batteriet.

4. SKYACTIV teknologi

SKYACTIVE-teknologin kommer att lanseras i Europa från år 2012 i en helt igenom ny generation av modeller med nya motorer, transmissioner, karosser och chassin. För att lösa tekniska konflikter på olika plan har Mazda-ingenjörerna många gånger tvingats göra tekniska genombrott. I denna helt nya generation av bilar har Mazda lyckats kombinera säkerhet, dynamiska köregenskaper och bränsleekonomi. Allt på en gång.

Målsättning: Den idealiska förbränningsmotorn på Mazdas sätt
Mazda har gått sin egen väg, baserad på en lång tradition av ingenjörskonst vid sitt eget motorlaboratorium. Trots att förbränningsmotorn är cirka 120 år gammal och ständigt utvecklats så går fortfarande 70-90 procent av bränslets energi tillspillo. Eftersom förlusterna huvudsakligen är värmeförluster i avgaserna, kylsystemet och vid olika ytor i motor och transmission, har Mazda-ingenjörernas fokus legat på att minska just dessa förluster. Utöver detta har de också arbetat med att reducera motorns vikt och inre friktion.

De sex faktorer som i första hand studerats är:
• kompressionsförhållandet
• bränsle- luftblandningen
• förbränningens förlopp
• tidpunkten för förbränningen
• pumpförlusterna
• de mekaniska friktionsförlusterna

Målet var att få alla dessa faktorer att fungera så optimalt som möjligt och att därigenom ta ett avgörande steg mot den idealiska förbränningsmotorn. Kompressionsförhållandet skulle här komma att spela en central roll både i bensin- och dieselmotorerna.

En av Mazdas styrkor har alltid varit företagets innovativa kapacitet och att genom denna uppnå sina mål. Ett exempel på detta är Mazdas unika rotationskolvmotor, vilken var drivkällan i legendariska racersportbilen 787B - den enda bil med rotationskolvmotor som vunnit den klassiska 24-timmarstävlingen på Le Mans (1991). Ytterligare ett bevis på Mazdas innovativa tänkande är MX-5, bilen som förnyade sportbilsmarknaden världen över.

Den nya SKYACTIV-tekniken är Mazdas senaste milstolpe i bilhistorien. SKYACTIV-motorerna utvecklades inte separat i olika avdelningar, utan gemensamt av en relativt liten grupp högt specialiserade ingenjörer som tillsammans tog fram de bästa tänkbara motorkonstruktionerna. Dessa fungerade sedan som bas för alla nya motorer oavsett antal cylindrar och typ av bränsle.

"Tillsammans utvecklade vi de bästa tänkbara motorerna med den bästa verkningsgraden, med yppersta prestanda och den bästa kvaliteten vi någonsin haft. Vi kan sedan öka eller minska cylinderstorleken och multiplicera den med fyra, sex, tre eller vad som helst, för att skapa ett motorsortiment för alla framtida behov", säger Seita Kanai, vice VD för Mazda Motor Corporation och med de högsta tekniska ansvaret.

Extremt kompressionsförhållande hellre än "downsizing"
Vissa biltillverkare förbättrar bränsleekonomin hos sina bensinmotorer genom minskad cylindervolym. Detta kallas "downsizing" och förlusten i effekt och vridmoment kompenseras med att pressa in luft i förbränningsrummet med hjälp av avgasturbo eller mekaniskt driven kompressor.

Även om detta är ett effektivt sätt, så har Mazda valt en annan väg. Som nämnts tidigare är strävan efter den idealiska förbränningsmotorn en viktig del i Mazdas blockstrategi för motorer. Det mest effektiva sättet att gå vidare var istället att öka kompressionsförhållandet, anser Mazda.


5. SKYACTIV-G bensinmotor

Fördelen hos den unika direktinsprutade bensinmotorn SKYACTIV-G är resultatet av Mazdas "genombrottsfilosofi". Genom att noggrant analysera de vanliga termodynamiska principerna har Mazda lyckats bygga en motor med ett extremt högt kompressionsförhållande på 14,0:1. Detta är en nivå som hittills bara ett fåtal tävlingsmotorer tidigare haft. Så har t.ex. dagens Formel 1-motorer ett kompressionsförhållande på 12,5:1, medan vanliga bensinmotorer har cirka 10,0:1. Mazda har nu lyckats lösa konflikterna med så höga kompressionsförhållanden när dert gäller vanliga personbilsmotorer.

14,0:1 - ett extremt högt kompressionsförhållande
I all diskussion om kompressionsförhållandet måste man alltid väga fördelar mot nackdelar. Nackdelar som blir till utmaningar. Att höja kompressionsförhållandet i en bensinmotor ökar dess verkningsgrad och därmed förbättras bränsleekonomin. Men hög kompression i konventionella motorer leder till oönskad okontrollerad förbränning, känd som spikning, och den därmed sammanhängande minskningen av vridmomentet. En rikare blandning och senare tändinställning används för att undvika spikning, men detta sker alltid på bekostnad av bränsleekonomi och vridmoment. Så hur har Mazda då löst dessa konflikter?

Spikning inträffar när blandningen antänds för tidigt på grund av att temperaturen och trycket är för högt. Detta kan motverkas genom att minska mängden och trycket av heta rester av avgaser i förbränningsrummet. Mazda utvecklade därför ett särskilt 4-2-1 avgasgrenrör, som är relativt långt och därigenom hindrar avgaserna som precis blåsts ut ur cylindern, från att föras tillbaka in i förbränningsrummet. Den därmed uppnådda temperaturminskningen förhindrar spikning.

Förbränningens tidsförlopp reducerades också. Snabbare förbränning förkortar den tid som den oförbrända bränsleluftblandningen utsätts för höga temperaturer, vilket möjliggör att den normala förbränningen slutförs innan spikning inträffar. Därför fick den nya motorn också speciella kolvhålrum, som låter den initiala förbränningen utvecklas utan störningar, och nya flerhålsspridare används för en ännu bättre bränsleinsprutning. Tillsammans med 4-2-1-grenröret, resulterar dessa tekniska nyheter i en betydande 15 procentig ökning av vridmomentet, särskilt på låga varv, jämfört med Mazdas nuvarande 2,0-liters MZR-motor.

Minimera pumpförlusterna
För att förbättra motorns effektivitet är det också nödvändigt att minska pumpförlusterna, som inträffar vid lägre motorbelastning när kolven drar in luft samtidigt som den rör sig nedåt under insugningsfasen. Generellt regleras den mängd luft som sugs in i cylindern av trotteln i insugningsröret. Vid lägre motorbelastning är bara en liten mängd luft nödvändig. Trotteln är då nästan stängd, vilket gör att trycket inne i insugningsröret och i cylindern blir lägre än atmosfärstrycket. Därför måste kolven övervinna ett kraftigt vakuum. Detta kallas pumpförlust, vilket naturligtvis negativt påverkar motorns effektivitet.

Mazda lyckades minimera pumpförlusterna med kontinuerligt variabel S-VT (sekventiella ventiltider) på både insug- och avgasventilerna. S-VT förändrar öppnings- och stängningstidpunkten för ventilerna, så att den intagna luftkvantiteten kontrolleras mer av ventilerna än av trotteln. Under insugningstakten hålls trotteln och insugsventilerna helt öppna medan kolven rör sig nedåt. Insugningstakten avslutas när kolven når bottenläget (nedre dödpunkt eller BDC). Men om insugningsventilerna stängs här, kommer det att finnas för mycket luft inuti cylindern: Kom ihåg att endast en liten mängd luft behövs vid lägre motorbelastning. Därför, för att trycka ut överflödig luft, hålls insugningsventilerna öppna när kolven börjar röra sig uppåt (under kompressionstakten). Insugningsventilerna stängs sedan när all onödig luft tryckts ut. På detta sätt minimerar S-VT pumpförlusterna, vilket gör den totala förbränningen effektivare.

Normalt är nackdelen en instabil förbränning. Eftersom insugsventilerna hålls öppna även när kompressionstakten startar, minskar trycket i cylindern, vilket gör det svårt för bränsleluftblandningen att förbrännas. Detta är dock inte ett problem för SKYACTIV-G, tack vare sitt höga 14,0:1 kompressionsförhållande. Detta höga kompressionsförhållande ökar förbränningsrummets temperatur och tryck, så att förbränningen blir stabil - trots minskade pumpförluster - och motorn blir mer bränsleeffektiv.

Minskad vikt och inre friktion i motorn
En motors allmänna respons kan naturligtvis förbättras genom att minska storlek och vikt av dess komponenter. Ett helt nytt motorprojekt innebär givetvis en möjlighet att hitta nya vägar när det gäller lägre vikt. Med 20 procent lättare kolvar, 15 procent lättare vevstakar och 30 procents minskning av den inre motorfriktionen, jämfört med nuvarande 2,0-liters MZR, är den nya SKYACTIV-G motorn varvvilligare, anpassar sig snabbt till lastväxlingar och förstärker därmed den sportiga karaktären. Och den förbrukar mindre energi under vägen, vilket bidrar till att förbättra bränsleekonomin med cirka 15 procent jämfört med dagens bensinmotor.

6. SKYACTIV-D dieselmotor

Mazdas nya dieselmotor SKYACTIV-D har samma kompressionsförhållande, 14,0:1, som bensinmotorn SKYACTIV-G. Detta gör SKYACTIV-D till dieselmotorn med det lägsta kompressionsförhållandet i världen. SKYACTIV-D är också en av de första dieslarna som uppfyller de hårda kraven för Euro 6, som inte träder i kraft förrän 2014, utan att behöva dyr SCR (selektiv katalytisk avgasrening) efterbehandling eller s.k. NOx-fälla.

Dieselmotorer behöver inte tändstift. Det insprutade bränslet antänder sig självt vid högt tryck och hög temperatur nära "övre dödpunkten" (TDC), eller när kolvens topp är närmast topplocket. För att säkerställa tillförlitlig kallstart och stabil förbränning under uppvärmningsfasen har konventionella dieselmotorer höga kompressionsförhållanden på 16,0:1 till 18,0:1. Men inte Mazdas unika SKYACTIV-D.

Det låga kompressionsförhållandet på 14,0:1 gör att förbränningsförloppet kan optimeras. När kompressionsförhållandet sänks, kommer tryck och temperatur vid TDC att minska. Därför tar förbränningen längre tid även när bränslet sprutas in nära TDC, vilket möjliggör en bättre blandning av luft och bränsle. Detta minskar bildandet av NOx och sot, eftersom förbränningen blir mer enhetlig utan områden i förbränningsrummet med hög temperatur och syrebrist. Dessutom gör insprutning och förbränning nära TDC en dieselmotor mycket effektiv. Expansionsförhållandet, eller mängden verkligt utfört arbete, är större än i en högkomprimerad dieselmotor. Enkelt uttryckt, optimerad förbränningstidpunkt innebär att SKYACTIV-D utnyttjar energin i bränslet bättre. Detta är den främsta orsaken till att bränsleförbrukningen minskar med 20 procent.

Euro 6 utan efterbehandling av NOx
Tack vare sitt låga kompressionsförhållande arbetar SKYACTIV-D också renare, släpper ut mycket mindre kväveoxider och nästan inget sot alls. Den kan därför klara sig utan NOx-efterbehandling och fortfarande uppfylla utsläppsstandarder världen över (som Euro 6) med sina strikta NOx-krav.

Det faktum att Mazda SKYACTIV-D anses ligga i framkant av teknikutvecklingen - ingen annan tillverkare har försökt att efterlikna denna konstruktion hittills - kan hänföras till de systemrelaterade problemen med låg kompression. Till exempel är kompressionständningens temperatur vid kallstart och under uppvärmningsfasen normalt alltför låg i en dieselmotor med ett kompressionsförhållande på endast 14,0:1. Motorn skulle gå ojämnt, speciellt vintertid, och dessutom misstända. Och vid extremt låga temperaturer, kanske motorn inte ens startar vid första försöket.

Avgassystem VVL (variabel ventillyft)
Så för att förbättra kallstart och körning med kall motor, försåg Mazda SKYACTIV-D med keramiska glödstift samt variabelt ventillyft på avgasventilerna. Detta för att möjliggöra en återcirkulation av avgaser in i förbränningsrummet. Det hela fungerar så här: Ett glödstift används för att starta motorn, vilket räcker för att få tillräckligt med varma avgaser. Efter att motorn startat, stängs avgasventilen inte som vanligt under insugstakten. Istället är den fortfarande något öppen för att tillåta en viss mängd avgaser att sugas in. Detta ökar lufttemperaturen i förbränningsrummet, vilket i sin tur underlättar en stabil förbränning av bränsleluftblandningen och därmed förhindrar misständning.


Att minska vikt och motorns inre friktion
SKYACTIV-D:s lägre kompressionsförhållande betyder också lägre maximalt tryck och därmed mindre belastning på motorkomponenterna än i konventionella dieslar. Trycket har sänkts med mer än 20 procent från 170 kg/cm² till 130 kg/cm² Därför finns det mer utrymme för strukturella förändringar för att minska vikten. Topplocket, med tunnare väggar och ett .integrerat avgasgrenrör, är 3 kg lättare än tidigare, medan cylinderblock, nu tillverkat i aluminium, sparar ytterligare 25 kg.

Lägg därtill 25 procent viktminskning på kolvar och vevaxel och Mazda har lyckats minska motorns inre friktion med totalt 20 procent i förhållande till den nuvarande MZR-CD dieseln. Detta ger en betydligt bättre respons, mer dragkraft och bättre bränsleekonomi.

Två-stegs turboladdare
Turboladdare ska inte bara hjälpa dieselmotorer att leverera högt vridmoment, utan
förbättrar också bränsleekonomin och minskar de skadliga utsläppen. SKYACTIV-D har en turbo med två-stegs teknik. Den har både en liten och en stor turbo, som används selektivt efter körförhållandena. Den lilla turbon, med snabb respons, ger laddtryck vid låga varvtal för att ge vridmoment och eliminera "turbo lag". Tillsammans ger de två turboaggregaten både högt vridmoment och respons vid låga varvtal och hög effekt även vid ovanligt höga varvtal. SKYACTIV-D har ett maximalt varvtal på 5 200 varv/min Trots motorns mycket höga effektivitet är den kompromisslös när det gäller både kraft, kördynamik och körglädje. Mazda har som mål att denna motor skall ge 175 hk vid 4.500 varv/min och ett maximalt vridmoment på 420 Nm vid 2.000 varv/min.


7. SKYACTIV-Drive automatisk växellåda

I sin strävan att bygga den ideala automatlådan har Mazda fokuserat på:
• Förbättrad bränsleekonomi • Snabbt svar vid gaspådrag
• Smidiga växlingar • Bekväm acceleration.

Nya SKYACTIV-Drive kombinerar fördelarna hos den konventionella automatlådan med dem som erbjuds vid kontinuerligt variabelt utväxlingsförhållande (CVT) och den s.k. dubbelkopplingslådan. SKYACTIV-Drive växlar snabbt och smidigt, reagerar omedelbart på förändringar i motorns belastning, redan från låga varvtal, och minskar bränsleförbrukningen med 4-7 procent. Hjärtat i SKYACTIV-Drive är en nyutvecklad momentomvandlare med lockup-funktion för alla sex växlarna. Kvoten för lockup-funktionen har under normala körförhållanden ökat från 64 procent för dagens 5-växlade växellåda till 89 procent i nya 6-växlade SKYACTIV-Drive.

Den tidiga lockup-inkopplingen mellan motor och växellåda, vilket gör att motorns drivkraft går direkt till drivhjulen, förhindrar den karakteristiska kraftförlusten under accelerationen och ger därigenom en mer direkt körkänsla. Högprecisionshydraulik är avgörande för denna konstruktion. För att göra dessa snabba oljetrycksförändringar möjliga, har Mazda valt att låta en Mechatronic-modul styra förloppet i SKYACTIV-Drive.

Samtidigt som en maximerad lockup-funktion är nödvändig för att förbättra
körkänsla och bränsleekonomi, ökar detta också NVH (Noise, Vibration and Harshness) eftersom det inte finns något som tar upp skillnaden i rotationshastighet mellan motor och transmissionsaxel. Den nya momentomvandlaren har dock anpassats för att lösa denna konflikt. Den utökade lockup-funktionen innebär att arbetet hos den hydrauliska momentomvandlaren kunnat begränsas till mycket låga hastigheter. Den kunde därför göras mindre, vilket skapade utrymme för en förbättrad dämpare för NVH samt en multidisk-koppling för lockup, vilket förbättrar dess funktion och ökar hållbarheten.

SKYACTIV-Drive finns i två versioner, med maximalt vridmoment på 270 respektive 460 Nm, vilket gör att de kan användas både till SKYACTIV bensin- och dieselmotor.

8. SKYACTIV-MT manuell växellåda

Mazda har också utvecklat en helt ny sexväxlad manuell växellåda med hög precision. Det är en mycket kompakt och lätt konstruktion och tillsammans med minskad inre friktion, förbättrar även denna växellåda bränsleekonomin.

Liksom den automatiska växellådan kommer denna nya manuella växellåda att finnas i två versioner för att klara olika höga vridmoment, maximalt 270 respektive 460 Nm. Beroende på modell har vikten minskat upp till 30 procent i förhållande till nuvarande 6-växlade manuella växellåda, vilket som mest innebär drygt 11 kilo.

Mazda granskade under utvecklingen varje enskild växellådskomponent ur funktionssynpunkt. Med en 20 procent kortare mellanaxel och ingen separat axel för backväxeln är SKYACTIV-MT ytterligare ett bevis på Mazda-ingenjörernas innovativa förmåga.

MX-5 sätter standarden
En sportig växlingskänsla var också högprioriterad med sportbilens MX-5:s utomordentligt exakta och smidiga manuella växellåda som inspirationskälla. Med endast 45 millimeters slag, från neutralläge till växelläge, påminner den nya växellådans karaktär om den i MX-5. Växlingarna känns mycket exakta, men kräver ändå minimal kraft. Nya SKYACTIV-MT har allt vad Mazdas DNA står för.

Mazda-ingenjörerna studerade mycket noga den ideala växlingskaraktäristiken som baserades på kvaliteten hos växellådan i MX-5 och en del europeiska konkurrenter. Den nya växellådan fick en kontinuerligt lättare växlingskänsla med mindre motstånd. För att lägga till precision och en fast känsla, utformades växelreglaget för att kännas måttligt tungt i början och gradvis bli lättare, som om nästa växel bara skulle glida in.

9. SKYACTIV-Body & SKYACTIV-Chassis

"Sustainable Zoom-Zoom" står för effektivitet utan avkall på körglädjen. Att genomföra en sådan strategi innebär att man aldrig kan komma ifrån viktfaktorn.

Lättviktskonstruktioner: en Mazda-specialitet
Mazda är mycket starkt fokuserad på vikt. Lättare fordon är både effektivare och roligare att köra. De har bättre bränsleekonomi, men den låga vikten förbättrar också bilarnas prestanda, oavsett om det gäller acceleration, väghållning eller bromsar. Tyngre bilar, däremot, kräver ännu mera vikt, eftersom en tyngre bil kräver en tyngre motor, som i sin tur kräver en större bränsletank och så vidare.

Ta Mazda MX-5 som exempel. Den är kvick och prestandainriktad. Modellen revolutionerade marknaden när den kom och dess låga vikt gör den mycket rolig att köra. Den direkta styrningen, perfekta viktfördelningen och låga tyngdpunkten märks så mycket mer just på grund av bilens låga vikt.

Ett annat mer aktuellt exempel på lättviktskonstruktion är andra generationens Mazda2, som kom 2007. Med 100 kg mindre vikt än sin föregångare - tvärt emot trenden i B-segmentet mot större och tyngre bilar - var nya Mazda2 konstruerad för att vara mer ekonomisk, prestera mera och samtidigt ha en högre säkerhet.

Unik metod för kostnadseffektiv optimering
Mazda fortsätter denna tradition med SKYACTIV-Body och SKYACTIV-Chassis.
Hellre än att fokusera på, ofta dyra, material som kolfiber eller aluminium, satsar Mazda istället på lättviktskonstruktioner av stål. Processen består av tre delar: att optimera karossens struktur och design, att använda nya produktionsprocesser samt att använda ersättningsmaterial för att bygga lättare, starkare och säkrare fordon som ger en "Jinba Ittai"-liknande körkänsla.

Resultaten talar för sig själva: Nya SKYACTIV-Body väger 8 procent mindre än sin föregångare, medan SKYACTIV-Chassis är 14 procent lättare. I själva verket har Mazda som mål att alla nya modeller skall vara 100 kg lättare än de tidigare. Detta i sin tur förbättrar synergieffekterna med andra SKYACTIV-teknologier, t.ex. att öka prestanda och minska bränsleförbrukning hos SKYACTIV-motorerna.

SKYACTIV-Body

Målsättningarna under utvecklingen av SKYACTIV-Body hamnade ibland i konflikt med varandra. Mazda-ingenjörerna gav sig dock inte och resultatet blev helt nya karosser för en helt ny generation av Mazda-bilar, vilka samtidigt sätter ny standard för lättbyggnadsteknik.

Mindre vikt, högre vridstyvhet i karossen
För att effektivt överföra krafter i en lätt, men ändå stark, karosstruktur krävs så många raka sektioner som möjligt. Layouten måste också optimeras så att krafterna sprids över hela strukturen och inte koncentreras till enskilda sektioner. Mazdas ingenjörer tog fram en design med kontinuerligt raka linjer från främre till bakre partiet av bilen, vilka är skilda från chassiet i så hög utsträckning som möjligt.

De bakre hjulupphängningarna är t.ex. fästa direkt i underredet. Dessutom är fyra vertikalt placerade ringstrukturer för karossen fogade till den förstärkta delen av underredet för att ytterligare öka stabiliteten. Nykonstruerade tvärbalkar inte bara ökar stabiliteten lokalt, utan även generellt, eftersom fastsättningspunkterna optimerats i processen.

Fördelning av krockkrafterna för maximal säkerhet
Ett av Mazdas mål är att kontinuerligt förbättra den passiva säkerheten i sina bilar. Företaget utvecklade därför den unika strukturen med flervägsfördelning av krockkrafterna för SKYACTIV-Body. Denna struktur fångar effektivt upp kraften vid en krock genom att sprida den i flera riktningar. Vid t.ex. en frontalkrock sprids krockkrafterna framifrån, och absorberas därigenom, längs tre vägar, uppåt till A-stolpen, nedåt genom chassiet och via en mellanväg längs bilens sidor. Den övre hjälpramen spelar en multifunktionell roll. Den för inte bara energin till A-stolpen, utan fungerar även för att motverka eventuella uppåtgående rörelser hos den främre ramdelen, eftersom detta annars skulle inverka negativt på den önskade energifördelningen.

Även dörrarna på Mazda SKYACTIV-Body hjälper till att absorbera krafter. Fördelningen av krockkrafterna fungerar även vid sidokollisioner, vilket i hög grad förbättrar säkerheten för förare och passagerare.

Nya tillverkningsmetoder
"Weld bonding" består av en kombination av limning och punktsvetsning. Denna process används för taksektionen för att skapa en cirkulär förstärkningsstruktur. Tidigare monteringsprocesser innebar att denna struktur var skild från C-stolparna. Nu, tack vare weld bonding, sammanfogas delarna i förväg och skickas till löpande bandet som en enhet. Denna metod används också för hjulhusen. Dessutom har antalet punktsvetsar ökats. Detta bidrar väsentligt till karossens utmärkta styvhet, som är 30 procent högre än tidigare.

Mer höghållfasthetsstål för bättre styrka och lägre vikt
Mazda ökar användningen av höghållfast stål i nya SKYACTIV-Body från 40 till 60 procent. Det höghållfasta stålet är tunt men ändå robust och minskar vikten på karossen samtidigt som styrkan ökar. Resultatet är klassens bästa vikt- och styvhetsvärden.


SKYACTIV-Chassis

Liksom med annan SKYACTIV-teknik stod också Mazdas chassiutvecklare inför motstridiga mål: att göra bilen lättmanövrerad och få en känsla av "enhet" mellan bil och förare, ge den stabilitet vid hög hastighet och samtidigt erbjuda bästa möjliga åkkomfort. Men att öka styrningsprecisionen, speciellt vid låga och medelhöga hastigheter, kan negativt påverka väghållningen i hög hastighet och stabiliteten i allmänhet. Sådan respons kan dessutom minska bilens åkkomfort. Chassikonstruktörerna hade också som mål att kraftigt minska chassivikten. Till slut lyckades de uppnå alla dessa mål i SKYACTIV-Chassis med hjälp av en unik metod för att lösa konflikterna.

Förena styrrespons i låg o. medelhög hastighet med stabilitet i hög hastighet
Den första utmaningen var att säkerställa höghastighetstabilitet i ett chassi som skulle erbjuda bra väghållning också vid låga och medelhöga hastigheter.

Mazda utvecklade därför en ny elektrisk servostyrning, som ökar körupplevelsen genom att ge en omedelbar respons till föraren redan från mycket låga hastigheter. Men en sådan smidighet kunde göra fordonet överkänsligt vid högre hastigheter. Det är här ingenjörerna omprövade den bakre hjulupphängningens geometri. Länkarmarna optimerades och bakhjulens grepp förbättrades för ännu bättre kurvtagning. Styrningens utväxling ökades för att få en mer direkt styrning och för att behålla en kvick och responsiv styrning vid låg fart.

Den fasta styrkänslan vid hög fart har förstärkts genom att öka castervinkeln - och därför också casteravståndet - på framhjulen, vilket ökar styråtergången. Servostyrningens assistans ökar vid lägre hastigheter för att här göra styrningen lättare. Resultatet blev att den nya generationen Mazda-bilar är både lättare att styra och stabilare i alla situationer.

Att förena respons vid låg och medelhög hastighet med utomordentlig komfort
Som "gränssnitt" mellan chassiet och hjulen spelar fjädringen en avgörande roll för en bils köregenskaper. Hjulupphängningen och fjädringen avgör med vilken precision en bil styr. Den påverkar också åkkomforten. Därför var den andra stora utmaningen för Mazdas ingenjörer att optimera denna del av bilen.

Bakhjulsfjädringen visade sig vara mycket viktig när det gäller att uppnå bästa möjliga balans mellan vägkänsla och åkkomfort. Syftet var att förbättra väghållningen utan styvare fjädrar eller hårdare stötdämpare.

Först och främst, för att öka effektiviteten hos stötdämparna, placerades infästningarna i en position som möjliggör en större utväxling. Dämpkraften och styvheten hos gummit i den övre infästningen förstärktes därför och minskade därigenom inverkan på åkkomforten. Infästningen hos bakfjädringens momentstag flyttades uppåt, som därigenom lättare absorberar längsgående krafter från vägen. Detta förbättrar också åkkomforten, medan det på samma gång förhindrar att bilens bakparti lyfts upp. Denna förändring ger även en ökad stabilitet vid inbromsning, vilket bidrar till att minska stoppsträckan.

Att förena minskad vikten med ökad vridstyvhet
Det nya chassiet väger 14 procent mindre än det nuvarande. Ändå är det nya mer vridstyvt. Detta var chassigenombrott nummer tre.

Mazda-ingenjörerna satte särskilt fokus på chassiets fram- och bakvagnsbalk i sina ansträngningar att uppnå de ambitiösa målsättningarna om viktminskning. Efter att ha definierat de funktionella kraven användes CAE (computer-aided-engineering) teknologi för att utforma en försöksmodell där den optimala strukturen samkördes med bilens övriga konstruktion.

Mittsektionen i bilens främre del förlängdes och längsgående offset hos de undre bärarmarnas infästning minskades. I den bakre delen ökades bredden och den längsgående offseten hos fjädringselementens infästning minskades. Flänsar från svetsningen togs också bort, vilket bidrog till ytterligare ökad stabilitet och lägre vikt.

Det är på detta sätt som intelligenta lösningar lett till de många förbättringar som tillsammans utgör nya SKYACTIV-Chassis. Mazda-ingenjörerna har uppnått vad de föresatt sig att leverera. Nämligen körglädje, säkerhet, komfort, smidighet och stabilitet värdiga en helt ny generation av Mazda-bilar.

Håll dig uppdaterad

Mest lästa artikar

November-premiär för helt nya Mazda3 med pris från 164 900 kr

2013-10-01 | 19226 visningar

Andra helgen i november blir det svensk premiär fö...

Läs allt om helt nya Mazda3

2013-07-12 | 15645 visningar

1. Helt nya Mazda3 – i korthet Skyactiv-teknologi...

Mazda tar täten med 10 års garanti

2013-01-02 | 13359 visningar

Flera märken på den svenska bilmarknaden har förlä...

Helt nya Mazda CX-3

2015-07-03 | 12643 visningar

Här kan du läsa allt om helt nya Mazda CX-3 Int...