Vì sao chuỗi công nghệ SKYACTIV giúp Mazda đột phá?

Nhắc đến xe Mazda, người ta thường nói đến công nghệ Skyactiv. Vậy công nghệ Skyactiv này là gì, có ưu điểm và nhược điểm gì so với các đối thủ? Hãy cùng Giaxeotovn tìm hiểu nhé.

Công nghệ Skyactiv là gì?

Công nghệ Skyactiv là tên gọi cho một loạt các giải pháp được phát triển bởi Mazda nhằm tăng hiệu quả nhiên liệu và hiệu suất động cơ. Các công nghệ Skyactiv của Mazda bao gồm các giải pháp về động cơ, hộp số, thân vỏ và cả khung gầm.

Công nghệ Skyactiv là gì?

Như vậy, Skyactiv không đơn giản chỉ là nói về động cơ Skyactiv. Mazda đã tạo ra một tổ hợp tổng thể tất cả các công nghệ và đặt chung nó thành cái tên Skyactiv. Không giống như Toyota, nói đến công nghệ Dual VVT-i thì chỉ nói đến động cơ mà thôi.

Tổ hợp công nghệ SkyActiv

Vào năm 2011, Mazda chính thức giới thiệu công nghệ SkyActiv – tổ hợp các công nghệ giúp tăng hiệu quả nhiên liệu và hiệu suất động cơ, bao gồm: động cơ SkyActiv-G tỉ số nén cao, hộp số tự động SkyActiv-Drive, thân vỏ SkyActiv-Body và khung gầm SkyActiv-Chassis. Trải qua hơn 12 năm, đến nay các dòng xe Mazda vẫn đang tung tăng trên mọi nẻo đường với công nghệ SkyActiv trên mình.

Động cơ SkyActiv-G

Trong gói công nghệ SkyActiv, đáng chú ý nhất là động cơ phun xăng trực tiếp SkyActiv-G (G viết tắt của Gas-xăng). Theo Giaxeotovn thống kê, thông thường, hiệu suất động cơ đốt trong chỉ có thể khai thác khoảng 10-20% năng lượng tiềm năng của nhiên liệu, còn lại là hư hao ra bên ngoài môi trường dưới dạng nhiệt và khói bụi. Chẳng hạn, chiếc Mazda 3 đời cũ dùng 10 lít xăng cho 100Km nhưng thực tế đi 100Km chỉ cần năng lượng của 2 lít xăng, còn lại 8 lít là bị hư hao.

Bằng cách thúc đẩy các giới hạn của quá trình đốt trong, Mazda đã phát triển thành công dòng động cơ SkyActiv-G có thể nén hỗn hợp không khí - nhiên liệu trong xi-lanh đến mức kỉ lục 14:1, một con số chưa từng có đối với động cơ xăng sản xuất hàng loạt trước đó. Động cơ có cấu trúc hoàn toàn bằng nhôm với trục cam kép điều khiển bằng xích và phun xăng đánh lửa trực tiếp, nó đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải ULEV (Có lượng khí thải cực thấp).

Động cơ Skyactiv-G của Mazda

Để giảm nguy cơ kích nổ khi áp suất cao, lượng nhiên liệu dư trong quá trình cháy được xử lí bằng hệ thống xả động cơ 4-2-1, thay mới kết cấu đỉnh piston để thúc đẩy nhanh quá trình bugi đánh lửa, và tối ưu hóa phun nhiên liệu. Động cơ SkyActiv-G sử dụng kim phun mới với cách thức phun nhiên liệu dạng nguyên tử dưới áp suất cao, ngăn chặn sự kết dính lãng phí của nhiên liệu vào thành xi lanh để đạt đến trạng thái đốt cháy tốt nhất. Ngoài ra, thời gian đốt cháy được rút ngắn bằng cách tăng lưu lượng khí, tăng áp suất phun nhiên liệu và sử dụng kim phun đa lỗ.

So với các động cơ tương tự hiện có, SkyActiv-G cải thiện hiệu suất nhiên liệu và hiệu suất mô-men xoắn khoảng 15%, giúp tiết kiệm nhiên liệu tối ưu và giảm tối đa khí thải độc hại. Đặc biệt, với hiệu suất mô-men xoắn được nâng cao ở tốc độ thấp và trung bình, SkyActiv-G có thể đáp ứng tốt hơn nhu cầu lái xe thực tế.

Các dòng động cơ SkyActiv-G chính:

- Động cơ Skyactiv-G 1.3l có dung tích động cơ chính xác là 1.298 cc, đường kính xy lanh là 71 mm và hành trình 82 mm.

- Động cơ Skiactiv-G 1.5l, 4 xylanh có dung tích động cơ là 1.496 cc, đường kính xy lanh 74,5 mm và hành trình piston là 85,8 mm. Công suất cực đại 114 mã lực tại 6000 vòng/phút và mô men xoắn 150 Mm tại 4000 vòng/phút.

- Động cơ Skyactiv-G 1.5l tại thị trường Úc có tỉ số nén 13:1, có dung tích động cơ là 1.496 cc, đường kính xy lanh 74,5 mm và hành trình piston là 85,8 mm. Động cơ này ăn xăng RON 95 có redline cao hơn và đạt được 129 mã lực tại 7000 vòng/phút và mô men xoắn 150 Nm tại 4800 vòng/phút.

- Động cơ Skyactiv 2.5l có dung tích động cơ là 2.488 cc được sử dụng lần đầu trong Mazda 6 2013 có đường kính xy lanh 89 mm và hành trình piston 100 mm. Phiên bản tại Mỹ có tỉ số nén 13:1 tạo ra 184 mã lực tại 5700 vòng/phút và mô men xoắn 251 Nm tại 3250 vòng/phút. Phiên bản tăng áp có thể tạo ra 250 mã lực và mô men xoắn 420 Nm.

Động cơ e-SkyActiv-G

Ra mắt năm 2021 trên Mazda 3 và CX30, động cơ e-SkyActiv-G 2.0L là bản cải tiến của động cơ SkyActiv-G 2.0 trước đây. Thay đổi là có thêm sự xuất hiện của hệ thống Mild Hybrid (hybrid nhẹ) bổ trợ cho động cơ này giúp giúp xe vận hành yên tĩnh hơn đồng thời cải thiện hiệu suất nhiên liệu khi xe vận hành được thêm 0,6 km với mỗi lít nhiên liệu.

Động cơ e-SkyActiv-G 2.0L có tỉ số nén tối đa 13.0: 1, và công suất 156 mã lực tại 6.000 vòng tua máy/phút, mô-men xoắn tối đa 199 Nm tại 4.000 vòng tua máy/phút. Hệ thống hỗ trợ mới bao gồm ắc quy lithium-ion 24V, máy phát tích hợp và mô tơ điện có công suất xấp xỉ 7 mã lực, mô-men xoắn 49 Nm.

Động cơ SkyActiv-D

Trong một thời gian dài, động cơ diesel đồng nghĩa với ô nhiễm môi trường do mức độ độc hại cao trong khí thải. Tuy nhiên, động cơ dầu SkyActiv-D (D viết tắt của Diesel) của Mazda đã giải quyết những lo lắng đó trong khi hiệu suất động cơ vẫn được đảm bảo.

Động cơ SkyActiv-D (diesel) của Mazda

Cụ thể, động cơ SkyActiv-D có tỷ số nén thấp hơn động cơ diesel thông thường để tia nhiên liệu diesel có thêm thời gian hòa vào không khí trước khi nổ. Điều đó cùng với sự phân tán chính xác của nhiên liệu dẫn đến sự đốt cháy sạch hơn, triệt để hơn.

Tỷ số nén thấp hơn cũng có nghĩa là động cơ có thể sử dụng các bộ phận nhẹ hơn một chút và dung sai thấp hơn một chút để giảm ma sát và trọng lượng tiêu hao năng lượng.

Động cơ SkyActiv-X và e-SkyActiv-X

Động cơ Skyactiv-X là đột phá công nghệ của Mazda, được giới thiệu lần đầu năm 2017 và gây sửng sốt toàn thế giới. Động cơ e-Skyactiv-X là sự cải tiến của nó, ra mắt năm 2021 khi có thêm hệ thống Mild Hybrid (hybrid nhẹ) bổ trợ cho động cơ này.

SkyActiv-X bắt nguồn từ ý tưởng động cơ xăng nhưng không cần bugi, HCCI – Homogeneous Charge Compression Ignition. Thay vào đó hỗn hợp môi chất sẽ tự cháy nhờ áp suất và nhiệt độ cao giống nguyên lý động cơ dầu diesel. Động cơ Skyactiv-X sử dụng công nghệ HCCI có thể đạt tỉ số nén cao hơn, ở mức 16:1 thay vì 14:1 của thế hệ trước.

Động cơ SkyActiv-X của Mazda

Dịch nôm, HCCI nghĩa là kích nổ đồng nhất hỗn hợp nạp (Homogeneous Charge Compression Ignition). Nó cho phép xăng được kích nổ trong piston mà không cần bu gi, thay vào đó là nhờ áp suất bên trong. Tuy nhiên nếu không kiểm soát một cách chặt chẽ quá trình kích nổ gián tiếp, việc xăng bị nén và phát nổ sớm hơn dự kiến sẽ tạo ra một hậu quả rất tệ tên là Pre-ignition. Nếu không kiểm soát được quá trình kích nổ bằng áp suất, xăng bên trong buồng đốt thường cháy vào lúc piston ở sai vị trí, khiến động cơ bị hỏng hoặc nổ tung. Cái khó là HCCI rất khó điều chỉnh vì phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ, tốc độ piston và độ ẩm bên trong buồng đốt.

Giải pháp của các kỹ sư Mazda là, thay vì cố gắng điều chỉnh thời gian HCCI xảy ra, họ chỉnh động cơ chạy đến một vòng tua nhất định đến ngay gần thời điểm HCCI có thể xảy ra. Kết hợp chính xác thời điểm HCCI chuẩn bị xảy ra, bugi sẽ đánh lửa để đốt cháy một phần nhiên liệu. Vụ nổ nho nhỏ này sẽ khiến áp suất và nhiệt độ bên trong buồng đốt tăng mạnh, tạo điều kiện cho HCCI xảy ra, đốt cháy sạch sẽ số nhiên liệu được hệ thống phun xăng cấp cho động cơ.

Để làm được điều này, Mazda thiết kế:

• 1.Đỉnh piston được thiết kế đặc biệt: Tỉ số nén tăng là do cấu tạo đỉnh piston thiết kế đặc biệt nhô lên làm thể tích buồng đốt nhỏ hơn. Có thể đạt tỷ số nén lên tới 16:1 hoặc 18:1 trong khi động cơ xăng bình thường chỉ 10:1.

• 2.Hệ thống phun nhiên liệu áp suất cao: Kim phun đa điểm, tính chính xác rất cao.

• 3.Hệ thống cung cấp khí nạp với lượng khí rất lớn: Sử dụng Siêu nạp Superchager. Lý thuyết là 14.7:1 nhưng Mazda luôn cho thừa không khí, thậm trí tận 29.4:1. Từ đó xăng được đốt cháy hết 100%. Lượng không khí thừa sẽ giản nở vì nhiệt và góp phần sinh công đẩy piston đi xuống, đồng nghĩa sẽ hấp thụ nhiệt bớt nóng động cơ.

• 4.Đánh lửa có kiểm soát: Mazda gọi đây là động cơ SCCI – Spark Controlled Compression Ignition (Bugi vẫn được sử dụng để làm khởi đầu cho quá trình cháy). Việc đánh lửa của bugi dưới sự kiểm soát của một bộ xử lý điện tử phức tạp (ECU).

• 5.Kết hợp với cảm biến bên trong xilanh để có thể điều khiển toàn bộ động cơ.

So sánh với kết cấu của động cơ HCCI thì SPCCI có sự khác biệt khá lớn: Hiệu suất của quá trình cháy tăng lên nhờ tăng tỉ số nén. Sự mất mát nhiệt qua thành xilanh giảm xuống nhờ điều khiển nhiệt độ nước làm mát. Mất mát do ma sát cũng được giảm xuống nhờ việc sử dụng chu trình Miller.

Kết quả là, từ một vấn đề của động cơ xăng khiến bao kỹ sư đau đầu, đội ngũ thiết kế Mazda đã hoàn thiện chính vấn đề này để tạo ra khối động cơ tiết kiệm hơn, đốt cháy xăng hiệu quả hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn. Tỷ lệ nén của động cơ này có thể lên tới 16:1 đến 18:1, hơn cả con số 14.0:1 của Skyactiv-G ở một số thị trường, và ăn đứt tỷ lệ 10:1 ở nhiều động cơ inline 4 của các hãng khác.

Ưu điểm của động cơ Skyactiv-X:

• - Skyactiv-X 2.0 sẽ tạo ra nhiều năng lượng hơn, với mô-men xoắn lớn hơn tới 30% so với Skyactiv-X 2.0 hiện tại.

• - Cải thiện hiệu suất nhiên liệu lên tới 20-30% so với động cơ xăng hiện tại của Mazda

• - Trải nghiệm cảm giác lái mạnh như đang chạy động cơ dầu diesel

• - Giảm phát thải gây ô nhiễm môi trường

• - Skyactiv-X đã được thiết kế để phù hợp hoạt động cùng với điện khí hóa trên xe hybrid và plug-in hybrid.

Nhược điểm của SkyActiv-X:

e-SkyActiv-X mà Mazda trang bị cho các mẫu xe Mazda CX30, Mazda3 là loại dung tích 2.0L đi kèm hệ thống mild-hybrid cho công suất 178 mã lực và momen xoắn cực đại 224 Nm.

Tuy vậy, nhược điểm của động cơ SkyActiv-X và e-SkyActiv-X là giá cao, khiến cho nó có nguy cơ bị lưu kho. Lấy ví dụ Mazda CX-30 dùng động cơ SkyActiv-X có mức tiêu thụ nhiên liệu 5,7L/100 km so với 6,2L/100 km của bản e-SkyActiv-G, trong khi đắt hơn khoảng 1.400 USD (30 triệu VNĐ).

Động cơ SkyActiv-Hybrid

Động cơ SkyActiv-Hybrid là sự kết hợp của động cơ xăng SkyActiv-G với công nghệ Hybrid Synergy Drive của Toyota. Mặc dù khả năng tăng tốc của động cơ này khiêm tốn hơn nhưng nó lại mang đến khả năng tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn, đặc biệt với những chiếc hatchback hoặc sedan cỡ nhỏ, cỡ trung.

Hộp số SkyActiv-Drive

Hộp số nằm trong gói công nghệ tiên tiến SkyActiv là hộp số tự động 6 cấp kết hợp những khía cạnh tốt nhất của Hộp số biến thiên liên tục (CVT), hộp số tay tự động ly hợp kép và hộp số tự động truyền thống. Phạm vi khóa của hộp số đã được mở rộng để phát triển việc truyền mô-men xoắn hiệu quả hơn. Điều này giúp cải thiện mức tiết kiệm nhiên liệu từ 4-7% mà không ảnh hưởng đến khả năng phản hồi của xe khi lái.

Hộp số SkyActiv

Ngoài ra, Mazda còn phát triển hộp số sàn SkyActiv-MT. Nhờ một số cải tiến, hộp số SkyActiv-MT có ưu điểm là thời gian chuyển số ngắn nhất so với bất kỳ hộp số sàn MT hiện có trên thị trường.

SkyActiv-Body và Chassis

Giải pháp công nghệ SkyActiv-Body và Chassis dành cho thân vỏ, khung gầm xe cũng tạo được sự chú ý khi sử dụng loại khung vỏ làm bằng thép đặc chủng có độ cứng cao và nhẹ. Nhờ đó, hãng có giảm trọng lượng xe, bề mặt khung có thể tiếp xúc đa điểm để giảm thiểu tối đa lực va chạm. “Để một chiếc xe phát huy hết các chức năng cơ bản như tăng tốc, rẽ và dừng, xe phải có thân hình gọn gàng nhưng cũng phải chắc chắn để đảm bảo an toàn”, đại diện nhóm kỹ sư phát triển công nghệ SkyActiv chia sẻ. Thân vỏ công nghệ SkyActiv-Body vượt qua cả hai bài kiểm tra đó, với trọng lượng giảm 8% và cải thiện độ cứng đến 30%, phân tán các cú sốc va chạm tốt hơn và nâng cao hiệu suất an toàn.

Cùng lúc đó, hệ thống khung gầm SkyActiv-Chasiss cũng được tái thiết cả hệ thống treo trước và treo sau, cải tiến hệ thống lái trợ lực điện và giảm đến 14% trọng lượng so với thế hệ cũ. Kết quả mang đến một mẫu xe di chuyển ổn định ở tốc độ cao và nhanh nhẹn ở tốc độ tầm thấp và trung bình.

Sự tiên tiến của chuỗi công nghệ SkyActiv đã nhanh chóng được giới kỹ thuật đánh giá cao. Thương hiệu Mazda cũng vì thế tạo được nhiều đột phá trên thị trường trong những năm gần đây. Chính vì thế, Mazda không ngừng đầu tư phát triển, hoàn thiện gói công nghệ SkyActiv này để đáp ứng những thay đổi nhanh chóng của thế giới, môi trường và nhu cầu nội tại của khách hàng trên toàn thế giới. Vượt lên  chính mình là hành trình mà Mazda sẽ luôn luôn theo đuổi.

(Theo Mazda)

✅Xem thêm: BẢNG GIÁ XE MAZDA