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TECHNOLOGIES SKYACTIVmd
Dossier de presse
TECHNOLOGIES SKYACTIV 2/47
TECHNOLOGIES SKYACTIV
Table of Contents
1. Survol : Dfier les conventions .................................................................................................... 3
2. Lancement .................................................................................................................................. 9
3. Vroum-Vroum responsable : Une stratgie modulaire ......................................................... 12
4. TECHNOLOGIES SKYACTIV ................................................................................................... 15
5. Moteur essence SKYACTIV-G ............................................................................................... 19
6. Moteur diesel SKYACTIV-D ...................................................................................................... 24
7. Bote automatique SKYACTIV-Drive ......................................................................................... 29
8. Bote manuelle SKYACTIV-MT ................................................................................................. 32
9. Carrosserie SKYACTIV-Body et chssis SKYACTIV-Chassis ................................................... 35
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1. Survol : Dfier les conventions
Moteurs, botes de vitesses, carrosserie et chssis : la toute nouvelle gamme de
technologies SKYACTIVMD de Mazda conue pour amliorer le rendement nergtique et la
viabilit de la nouvelle gnration de modles de lentreprise en plus de rehausser les
caractristiques de scurit et la dynamique de conduite.
Linnovation est au cur des technologies SKYACTIV, lesquelles se concentrent sur loptimisation
de la combustion interne et la rduction du poids. Ces technologies seront mises en application sur
tous les futurs modles pas seulement sur les variantes conergtiques coteuses afin que
tous les clients Mazda puissent en profiter.
Moteur essence de 2 litres SKYACTIV-G : En qute du moteur combustion idal
Une gamme de technologies entirement nouvelles a t incorpore au moteur essence
SKYACTIV-G haut rendement et injection directe. Particulirement puissant et
remarquablement conergtique, ce dernier fait passer la compression un niveau bien suprieur,
rsolvant toutes les questions qui, jusqu maintenant, empchaient la faisabilit de cette
approche. Cette mthodologie si peu conventionnelle caractrise bien la manire unique de
concevoir de Mazda.
Faits saillants :
Taux de compression exceptionnellement lev de 13:1 (14:1 dans dautres marchs, cause
dun indice doctane plus lev de lessence)
Taux de compression extraordinaire rendu possible grce lutilisation dun systme
dchappement 4-2-1, de pistons munis dune cavit redessine, de nouveaux injecteurs
multipoint et dautres innovations servant empcher la
combustion anormale ( cognement )
Rduction des pertes au changement de charge au moyen du
calage variable squentiel des soupapes en continu (double S-
VT) sur ladmission et lchappement
Frottement interne du moteur rduit de 30 %
Poids total rduit de 10 %
Rduction approximative de 15 % de la consommation de
carburant et des missions de CO2 par rapport au moteur
essence actuel MZR de 2 litres de Mazda
Augmentation approximative de 15 % du couple bas et mi-rgimes (en tr/min)
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Moteur diesel de 2,2 litres SKYACTIV-D : Plus de couple, combustion plus propre
Propre, monte rapidement en rgime, nerveux et plus amusant que jamais. Mazda place la barre
plus haut en ce qui concerne la puissance du diesel en concevant son moteur SKYACTIV-D. Le
faible taux de compression y joue un rle essentiel, aussi, tant donn que les processus internes
ont encore t entirement rexamins. Rsultat : une puissance efficace conue pour satisfaire
aux normes les plus rigoureuses en matire denvironnement, sans la ncessit davoir recours
des systmes de post-traitement spciaux et coteux.
Faits saillants :
Rduction approximative de 20 % de la consommation de carburant et des missions de CO2
par rapport au moteur diesel actuel MZR-CD de 2,2 litres de Mazda, grce un taux de
compression extraordinairement bas de 14:1 et une phase dexpansion aprs combustion
consquemment plus longue
Leve variable des soupapes dchappement pour la recirculation interne des gaz
dchappement, stabilisant immdiatement la combustion aprs un dmarrage froid
Nouvelle turbocompression deux tages offrant une rponse rgulire dans toute la gamme
de rgimes du moteur (maximum de 5 200 tr/min)
Filtre particules (FAP) diesel cramique hautes
performances
Satisfaction aux normes antipollution Euro 6, Tier II BIN 5
(Amrique du Nord) et aux rglements Post New Long
Term Emission Regulations (Japon) sans quil soit
ncessaire dutiliser des systmes coteux de post-
traitement des NOx
Poids rduit de 10 %
Frottement interne du moteur rduit de 20 %
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Bote automatique 6 vitesses SKYACTIV-Drive
Ractive et garantissant des passages en douceur et une exprience de conduite agrable, et
affichant pourtant une faible consommation de carburant, la transmission SKYACTIV-Drive de
Mazda est conue pour offrir ce quil y a de mieux en matire de performance et de rendement
nergtique mme associe un moteur diesel couple lev.
Faits saillants :
Technologie unique combinant les avantages des botes automatiques classiques, des botes
variation continue (CVT) et des botes double embrayage
Prise directe dans toute la gamme de rapports (convertisseur de couple avec embrayage
verrouillable dans toute la gamme de rapports) offrant une sensation directe semblable celle
que procure une bote manuelle
Rduction de la consommation de carburant pouvant aller jusqu 7 %
Passages rapides et en douceur des vitesses grce au nouveau module mcatronique
Acclration puissante et rgulire partir du point mort
Disponible avec les moteurs SKYACTIV-G et SKYACTIV-D
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Bote manuelle 6 vitesses SKYACTIV-MT
Mazda a conu la nouvelle bote manuelle 6 vitesses SKYACTIV-MT, trs lgre, petite et efficace,
afin de rduire la consommation de carburant sans pour autant compromettre le plaisir. Le point de
rfrence tait la sensation de passage des rapports prompte et prcise du lgendaire roadster
MX-5 Miata.
Faits saillants :
Optimise pour les vhicules moteur lavant et traction avant procurant des passages de
vitesses rapides et prcis
Redessine de manire la rendre considrablement plus petite et plus lgre
Permet un amnagement efficace du vhicule grce sa petite taille
Contribue rduire la consommation de carburant grce la rduction du frottement interne
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Carrosserie SKYACTIV-Body
Plus lgre, plus robuste et plus scuritaire. Les concepteurs de Mazda ont d faire table rase du
pass pour mettre au point la carrosserie SKYACTIV, qui allie lgret, rsistance accrue des
matriaux et structures plus efficaces.
Faits saillants :
Rduction du poids de 8 % au moyen dune structure de carrosserie nouvellement conue, de
nouveaux procds de production (mthodes de collage) et dune forte proportion dacier
haute rsistance
Dynamique de conduite amliore grce une rigidit accrue de 30 % rsultant des concepts
de structure droite et de continuit de la structure (structure en anneaux) qui ont t
appliqus aux composants du cadre de chssis
Performance en matire de scurit passive amliore au moyen de la reconception des
zones dimpact en utilisant de multiples trajectoires pour la rpartition de lnergie dimpact.
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Chssis SKYACTIV-Chassis
Mazda a mis au point un chssis qui, lorsquon repousse les limites du vhicule, allie maniabilit
prcise avec confort de roulement et stabilit. Le chssis SKYACTIV offre galement une rigidit
accrue malgr sa lgret. Le conducteur ne fait quun avec son vhicule.
Faits saillants :
Symbiose parfaite entre le conducteur et son vhicule dans la tradition du Jinba Ittai,
exprience de conduite inspire de la maniabilit et du confort de roulement exceptionnels de
la MX-5
Qualit de roulement amliore toutes les vitesses (maniabilit basse et moyenne
vitesses autant que stabilit haute vitesse) la suite dune reconception des supports de
suspension arrire, de la position des bras oscillants, des composants de la direction et des
rglages (entre autres choses)
Rigidit accrue et rduction de 14 % du poids du chssis grce une suspension
nouvellement conue avec jambes de force lavant et essieu multibras larrire
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2. Lancement
Au-del de toutes limites : Cette phrase va de pair avec une toute nouvelle gnration
de technologies Mazda et symbolise une re nouvelle pour lentreprise. la diffrence
dautres fabricants, la faon unique de construire de Mazda a toujours inclus un lment
fondamental : le plaisir de conduire. Le principal objectif des ingnieurs de Mazda pendant
la mise au point de ses technologies SKYACTIV a t daugmenter radicalement le
rendement nergtique des vhicules pour tous les modles de prochaine gnration en
rduisant la consommation de carburant et les missions de CO2 et en rehaussant les
caractristiques de scurit et le plaisir de conduire. Et ils sont parvenus concilier ces
objectifs, entrant parfois en conflit, et la toute nouvelle gamme SKYACTIV de moteurs, de
botes de vitesses, darchitecture de carrosseries et de chssis qui fera partie de la
prochaine gnration de modles Mazda compter de 2012.
Les moteurs combustion interne continueront propulser plus de 80 % des vhicules en 2020.
Toutefois, les versions actuelles fonctionnent 30 % de leur capacit, cest pourquoi il y beaucoup
de place pour lamlioration. En faisant fi des ides conventionnelles, les ingnieurs de Mazda se
sont concentrs sur un seul objectif : raliser la combustion idale. L se trouve le point de dpart
du moteur essence SKYACTIV-G et du moteur diesel SKYACTIV-D de Mazda dans tous les
modles de prochaine gnration et pas seulement les modles conergtiques coteux. Cela
souligne lengagement inconditionnel de lentreprise amliorer la durabilit de lenvironnement, la
scurit des vhicules et la dynamique de conduite.
Un des principaux objectifs daffaire de Mazda consiste rendre les moyens de transport
individuels cologiques et abordables pour une large tranche de la population. Voil pourquoi
Mazda sest donn comme priorit daccrotre lefficacit de ses moteurs combustion interne. Les
membres du personnel de recherche et dveloppement (RD) de lentreprise Hiroshima ont
cherch les meilleurs moyens de parvenir une optimisation remarquable des procds inhrents
larchitecture lmentaire de ce moteur, en rduisant rgulirement et largement la
consommation de combustibles fossiles.
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Combustion interne : toujours la base des dplacements en 2020
De nombreux fabricants automobiles planifient de concentrer leurs efforts, moyen terme, sur la
propulsion hybride et, long terme, sur la propulsion entirement lectrique. ce sujet, Mazda ne
diffre pas des autres, ayant travaill pendant plus de 20 ans la mise au point de vhicules
hybrides et entirement lectriques. En ralit, un nombre trs limit dune version lectrique de la
Mazda2 sera mis sur le march en 2012 au Japon dans le cadre dun programme de location. Ce
projet de vhicule lectrique devrait offrir un nouvel aperu prcieux de la technologie de
propulsion lectrique et de la manire dont les vhicules lectriques sont utiliss. Toutefois, mme
si les prvisions optimistes savrent justes quenviron 12 % de toutes les voitures en Amrique
du Nord et 23 % en Europe seront propulses par un moteur lectrique dici 2020 , la grande
majorit des gens conduiront des vhicules quips dun moteur combustion interne.
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Selon TrueCar Inc., fournisseur de solutions automobiles et diteur de donnes sur les
transactions de vhicules neufs, dici 2020, les vhicules hybrides reprsenteront 8 % du march
nord-amricain, les vhicules purement lectriques accaparant une part de 4 %. Les estimations
sont un peu plus leves en Europe. Selon une tude datant de 2010 mene par Eurotax, les
vhicules essentiellement lectriques compteront pour 10 % des ventes sur le march. Les ventes
de vhicules hybrides devraient aussi augmenter de 10 %.
Quon se situe en haut ou en bas sur lchelle de lestimation du chiffre daffaires, dici 10 ans, les
vhicules propulss essentiellement par des moteurs essence et diesel reprsenteront encore
80 88 % du march. Aussi, lempreinte CO2 des moteurs combustion interne demeurera moins
importante que celle des moteurs lectriques et ce, aussi longtemps que leur lectricit sera tire
de ressources non renouvelables.
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3. Vroum-Vroum responsable : Une stratgie
modulaire
En 2007, Mazda invente la stratgie Vroum-Vroum responsable , qui annonce une
augmentation tonnante de 30 % en conomie de carburant (comparativement aux niveaux
de 2008) pour tous les vhicules Mazda offerts partout dans le monde dici 2015. Cela
reprsente une rduction de 23 % de la consommation dessence et, consquemment, des
missions de CO2.
Cet ambitieux projet sera mis en uvre laide de la stratgie modulaire de Mazda, soit
lintgration progressive de systmes lectriques auxiliaires dans les moteurs combustion interne
SKYACTIV.
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Le systme de dpart et darrt du moteur propre Mazda (i-stop), lanc en 2009 dans certains
marchs, reprsente une avance sur le chemin de loptimisation complte de cette technologie
sous-jacente. Des composants lectriques supplmentaires suivront. Le systme de freinage
rgnratif est un exemple des technologies actuellement mises au point par Mazda. Ce systme
est conu pour rcuprer lnergie du freinage pendant la dclration. Pour autant que les
hybrides sont concerns, Mazda a form un partenariat avec Toyota afin dallier sa technologie
hybride aux moteurs SKYACTIV (voir lencadr). Les rductions en ce qui a trait la
consommation de carburant et aux missions de CO2 prvues dici 2015 ne seraient autrement
ralisables que si la moiti des nouvelles voitures Mazda taient hybrides ou que le quart dentre
elles tait entirement lectrique.
Innovation Monotsukuri : procds novateurs, fabrication novatrice
En 2007, avant mme que les technologies SKYACTIV ne soient dvoiles, Mazda a entam la
rforme des procds utiliss pour la construction des vhicules, de ltape de RD celle de la
fabrication. Cette approche lchelle de lentreprise, quon appelle Innovation Monotsukuri ,
est labore partir dun concept architectural commun et dun concept de fabrication flexible
inspir de la planification de produits en ensemble. Lapproche Monotsukuri a men des
innovations en matire de diversification (satisfaire aux besoins varis des clients) ainsi qu la
normalisation des architectures et des pices en vue de lamlioration du rendement nergtique,
ce qui a permis Mazda dutiliser des technologies de haut niveau et de haut rendement sur une
vaste gamme de modles de vhicules, et de ragir plus rapidement aux changements dans les
besoins de la clientle. Lapproche Innovation Monotsukuri permet dobtenir un rapport
cot-efficacit de haut niveau dont le client bnficie en bout de ligne.
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La technologie du systme hybride de Mazda dans le cadre de la coopration avec Toyota
Toyota Motor Corporation et Mazda Motor Corporation ont conclu une entente en 2010 concernant
lapprovisionnement en composants dots de la technologie hybride, sur laquelle repose la Toyota
Prius. Mazda prvoit intgrer ce systme hybride ses technologies SKYACTIV de prochaine
gnration afin de mettre au point et de lancer un vhicule hybride au Japon compter de 2013.
Combustion interne de pointe pour un vhicule hybride Vroum-Vroum efficace
Mazda prvoit offrir des vhicules hybrides moyen terme. Toutefois, elle a opt pour un objectif
de conception diffrent de celui de ses concurrents. Encore une fois, lamlioration des moteurs
combustion interne SKYACTIV constitue le principal objectif.
La consommation de carburant des moteurs actuels fait rapidement passer la charge de carburant
de moyenne faible lorsque le moteur fonctionne basse vitesse. La raison pour laquelle les
vhicules hybrides offrent une telle conomie de carburant est que le moteur combustion interne
est utilis dans sa plage de fonctionnement la plus conomique en essence afin de gnrer de
llectricit, laquelle ( laide de lnergie rgnre) alimente le vhicule faible charge. Mais plus
ltendue de la charge faible inefficace du moteur combustion interne est vaste, plus la taille du
moteur lectrique et de la batterie dune hybride doit tre considrable afin de pallier la situation.
En consquence, grce son rendement nergtique dans une vaste plage de fonctionnement, la
combinaison dun groupe motopropulseur combustion interne SKYACTIV et dun moteur
lectrique amliore le rendement nergtique global en plus doffrir un vhicule hybride Vroum-
Vroum quip dun moteur lectrique et dune batterie plus lgers. Le freinage rgnratif peut
ainsi servir de source dnergie principale pour charger la batterie.
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4. TECHNOLOGIES SKYACTIV
Les technologies SKYACTIV seront lances en Amrique du Nord, sur une toute nouvelle
gnration de modles quips de moteurs, de botes de vitesses, de carrosseries et de
chssis novateurs. En cours de route, Mazda a suivi ce quon appelle lapproche
rvolutionnaire . Cette approche rclame la rsolution de conflits techniques tels que
lamlioration simultane des caractristiques de scurit, de la dynamique de conduite et
de la consommation de carburant afin de continuellement perfectionner la technologie
automobile sous-jacente dans de nouvelles gnrations de produits.
Conception du moteur combustion interne idal
Mazda se fraie son propre chemin conformment une longue tradition dingniosit tablie au
cur de son centre interne de recherche et dveloppement du moteur. Mme aprs 120 ans de
dveloppement continu, le moteur combustion interne ne parvient toujours pas utiliser entre 70
et 90 % de lnergie gnre par la combustion de lessence. Puisque cette perte dnergie est
principalement de nature thermique et quelle peut tre attribue aux systmes dchappement et
de refroidissement ainsi quaux surfaces du moteur et de la bote de vitesses, le principal objectif
de lquipe de RD a t damliorer lefficacit thermique du moteur. Outre cela, Mazda a aussi
pass beaucoup de temps travailler sur la rduction du frottement interne et du poids du moteur.
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Les six facteurs matrisables au cur de cette approche sont :
Le taux de compression
Le rapport du mlange air-carburant
La dure de la combustion
La distribution de la combustion
La perte au changement de charge
La perte de charge par frottement mcanique
Lobjectif tait doptimiser ces facteurs, de les rendre le plus efficace possible et dentreprendre
des dmarches dterminantes en vue de crer le moteur combustion interne idal. En bout de
ligne, le taux de compression finirait par jouer un rle essentiel parmi ces facteurs la fois pour les
moteurs essence et diesel.
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Lune des forces de Mazda est sa volont de faire fi des ides et daborder les dfis dune manire
nouvelle et novatrice. Le moteur rotatif exclusif de Mazda qui a propuls le lgendaire 787B le
seul moteur rotatif avoir gagn les 24 Heures du Mans (en 1991) en est un exemple.
La MX-5 Miata, voiture qui a fait renatre lintrt pour les roadsters sur le march partout dans le
monde, en est un autre. Les technologies novatrices SKYACTIV marqueront la plus rcente tape
importante franchie par Mazda dans lhistoire automobile. Mises au point au moyen de procds
propres Mazda, elles ont encore une fois prouv quel point Mazda tient les rennes de son
avenir technologique.
Les nouveaux moteurs SKYACTIV, par exemple, nont pas t mis au point indpendamment en
des lieux spars. Au lieu de cela, un groupe relativement restreint dingnieurs spcialiss ont
commenc par laborer les meilleures architectures de moteur possibles pour ensuite en faire une
fondation pour tous les nouveaux moteurs, sans tenir compte du nombre de cylindres ou du type
de carburant.
Notre division Dveloppement pour la production grande chelle sest affaire laborer la
meilleure architecture possible; on y retrouve une efficacit sans pareil, un rendement
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spectaculaire et le meilleur niveau de qualit que nous avons connu, a comment Seita Kanai,
vice-prsident excutif de Mazda Motor Corporation. Ensuite, nous pourrions par exemple
fabriquer des cylindres plus gros, plus petits, les multiplier par trois, quatre, six, etc., crer une
gamme de moteurs pour rpondre nimporte quelle demande future.
Un taux de compression extrme plutt quune rduction
Certains fabricants automobiles cherchent amliorer la consommation de carburant moyenne de
leurs moteurs combustion interne en diminuant la cylindre. La perte de puissance et de couple,
aussi appele rduction , est compense en forant lentre dair dans les chambres de
combustion au moyen de turbocompresseurs ou de compresseurs de suralimentation.
Mme sil sagit dune approche efficace, Mazda a emprunt une autre voie. Tel que mentionn
prcdemment, la recherche du moteur combustion interne idal est un point de dpart
important de la stratgie modulaire de Mazda. Daprs les plans de Mazda dans leur qute dun
moteur idal, ltape suivante la plus influente tait doptimiser le taux de compression.
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5. Moteur essence SKYACTIV-G
Les avantages de lunique moteur essence injection directe
SKYACTIV-G rsultent de lapproche dingnierie
rvolutionnaire exclusive de Mazda. En analysant et en
repensant de fond en comble les principes communs de la
thermodynamique, les ingnieurs ont russi fabriquer un moteur
affichant un taux de compression extraordinairement lev de
13:1. Jusqu prsent, ce niveau na t atteint que dans les
moteurs haut rendement de voitures de course qui ne sont pas
conues pour les dplacements quotidiens. Mazda a franchi ces obstacles.
13:1 Taux de compression extrmement lev
La question du taux de compression, aborde de nimporte quel angle, ncessite ltude des
avantages et des inconvnients dune compression leve. Augmenter le taux de compression
dans un moteur essence accrot son efficacit thermique et amliore ainsi la consommation de
carburant. Toutefois, le taux de compression lev dans les moteurs conventionnels rsulte en
une combustion anormale indsirable (appele cognement) et, paralllement, en une rduction du
couple. Lutilisation dun mlange air-carburant plus riche et dune synchronisation de lallumage
retarde permet dempcher le cognement, mais cela se produit galement aux dpens de la
consommation de carburant et du couple. Alors comment ces obstacles ont-ils t surmonts?
Taux de compression lev sans cognement
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Le cognement a lieu lorsque le mlange air-carburant sallume prmaturment en raison dune
temprature et dune pression trop leves. Cette situation peut tre vite en rduisant la quantit
et la pression des gaz rsiduels chauds lintrieur de la chambre de combustion. En rponse
cela, Mazda a mis au point un collecteur dchappement 4-2-1 spcial qui, en raison de sa
structure relativement longue, empche les gaz dchappement venant tout juste de sortir du
cylindre de revenir de force dans la chambre de combustion. La rduction de la temprature de
compression qui en rsulte empche le cognement.
La dure de la combustion a aussi t rduite. Une combustion rapide raccourcit la priode durant
laquelle le mlange air-carburant est expos des tempratures leves, ce qui permet la
combustion normale de prendre fin avant que le cognement ne se produise.
Le nouveau moteur a aussi reu des pistons munis de cavits spciales qui permettent la
flamme de combustion initiale de se propager sans entrave, ainsi que de nouveaux injecteurs
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multipoint qui amliorent les proprits du jet de carburant. Ces innovations, combines au
collecteur dchappement 4-2-1, ont gnr une augmentation substantielle de 15 % en couple
pour le moteur essence MZR de 2 litres actuel de Mazda. Le conducteur de tous les jours
adorera le couple remarquablement lev du SKYACTIV-G dans une vaste plage de rgimes ainsi
que sa meilleure consommation de carburant, rduite de 15 %.
Rduction de la perte au changement de charge
Pour amliorer le rendement du moteur, il est aussi ncessaire de diminuer la perte au
changement de charge qui se produit faible charge quand le piston aspire de lair en se
dplaant vers le bas pendant la course dadmission. En gnral, la quantit dair entrant dans le
cylindre est rgie par le papillon des gaz situ en amont du tuyau dadmission. faible charge du
moteur, seulement une petite quantit dair est ncessaire. Le papillon des gaz est alors presque
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ferm, ce qui rend la pression lintrieur du tuyau dadmission et du cylindre plus basse que la
pression atmosphrique. Rsultat : le piston doit vaincre une pression ngative. Cest ce quon
appelle une perte au changement de charge, phnomne qui a un effet ngatif sur le rendement.
Mazda est parvenue diminuer la perte au changement de charge laide dune bote de vitesses
variation continue et double calage squentiel des soupapes dadmission et dchappement.
Cela permet de modifier les calages douverture et de fermeture des soupapes et de contrler la
quantit dair dadmission laide des soupapes au lieu du papillon des gaz. Pendant la course
dadmission, le papillon des gaz et les soupapes dadmission sont maintenues grandes ouvertes
alors que le piston se dplace vers le bas. La course dadmission se termine lorsque le piston
atteint le fond du cylindre (point mort bas ou P. M. B.) Par contre, si les soupapes dadmission se
ferment ici, une trop grande quantit dair se retrouve dans le cylindre alors que seulement une
petite quantit dair est ncessaire faible charge du moteur. Afin dexpulser lexcdent dair, le
calage squentiel des soupapes dadmission permet de maintenir les soupapes dadmission
ouvertes lorsque le piston commence se dplacer vers le haut pendant la course de
compression. Les soupapes dadmission se ferment ensuite quand tout lair superflu est expuls.
Voil comment un systme de calage des soupapes permet de diminuer la perte au changement
de charge : en rendant le procd global de combustion plus efficace.
La combustion dstabilise est lun des inconvnients de ce procd. Puisque les soupapes
dadmission sont maintenues ouvertes, mme lorsque la course de compression dbute, la
pression lintrieur du cylindre diminue et il devient donc difficile pour le mlange air-carburant de
brler. Toutefois, ce nest pas un enjeu pour le SKYACTIV-G grce son taux de compression de
13:1. Le taux de compression lev fait augmenter la temprature et la pression lintrieur de la
chambre de combustion; ainsi, le processus de combustion demeure stable, malgr une moindre
perte aux changements de charge, et le moteur offre un meilleur rendement de carburant.
Rduction du poids et du frottement interne du moteur
Reduced weight Reduced friction
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Il est possible damliorer la ractivit globale du vhicule en rduisant
la taille et le poids des composants du moteur. Un projet de
reconception complte du moteur offre la possibilit dinnover en
matire de rduction de poids. Affichant une rduction du poids des
pistons de 20 %, une rduction du poids des bielles de 15 % et une
rduction du frottement interne du moteur de 30 % par rapport au
moteur MZR de 2 litres actuel, le nouveau groupe motopropulseur
SKYACTIV-G performe sans souci dans toute la plage de rgimes, sadapte rapidement aux
changements de charge et, consquemment, rehausse le caractre sportif de la Mazda quil
propulse. Comme il y a moins dnergie investie dans le processus, la consommation de carburant
connat une amlioration de 15 % en comparaison du moteur actuel.
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6. Moteur diesel SKYACTIV-D
Lautre membre de la nouvelle famille de moteurs innovants est un
moteur diesel : le tout nouveau SKYACTIV-D rampe commune. Il
sagit du moteur diesel qui prsente le plus bas taux de
compression au monde, soit 14:1. Le SKYACTIV-D est aussi lun
des premiers moteurs diesel satisfaire aux normes strictes Tier II
BIN 5 (Amrique du Nord) en matire de rgulation des missions,
et qui ne ncessite aucun post-traitement de rduction catalytique
slective (SCR) coteux ou le recours un catalyseur pige de NOx
mlange pauvre (LNT).
Les moteurs diesel nont pas besoin de bougies dallumage. Le mlange combustible inject
senflamme de lui-mme haute pression en raison de la temprature de compression leve
prs du point mort haut (P. M. H.), ou lorsque la tte de piston est le plus prs de la culasse. Pour
assurer un bon dmarrage froid et une combustion stable pendant la phase de rchauffage, les
moteurs diesel conventionnels affichent des taux de compression allant de 16:1 18:1. Ce nest
pas le cas de lunique SKYACTIV-D de Mazda.
Son faible taux de compression de 14:1 permet doptimiser la distribution de la combustion. Quand
le taux de compression est abaiss, la temprature et la pression de compression au P. M. H.
descend. En consquence, lallumage prend plus de temps, mme quand le carburant est inject
prs du P. M. H., ce qui rsulte en un meilleur mlange air-carburant. La formation de suie et de
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NOx est rduite puisque la combustion devient plus uniforme sans la prsence de zones localises
de temprature leve et dinsuffisances en oxygne. De plus, linjection et la combustion prs du
P. M. H. permettent dobtenir un moteur diesel haut rendement. Le taux dexpansion (ou la
quantit de travail rel effectu) est plus grand que celui dun moteur diesel haute compression.
Bref, lorsque la distribution de combustion est optimise, le moteur diesel SKYACTIV-D permet
une utilisation judicieuse de lnergie contenue dans le carburant. Voil comment une rduction de
20 % de la consommation de carburant a t ralise.
Conformit aux normes Tier II BIN 5 sans le recours des post-traitements des NOx
Grce son faible taux de compression, le SKYACTIV-D permet dobtenir une combustion plus
propre, rejetant beaucoup moins doxydes nitreux et ne produisant presque aucune suie. Il ne
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ncessite donc aucun post-traitement des NOx, et satisfait des normes svres sur les missions
lchelle de la plante.
Le fait que le SKYACTIV-D de Mazda soit encore considr comme un projet pilote aujourdhui
aucun autre fabricant na tent de limiter jusqu prsent relve des inconvnients du faible taux
de compression relatifs au systme. Par exemple, la temprature de compression/dallumage
pendant les dmarrages et le fonctionnement froid est normalement trop basse dans un moteur
diesel affichant un taux de compression de seulement 14:1. Le moteur bafouillerait, surtout dans
des conditions hivernales, prsentant des rats pendant la phase de rchauffage. Et, des
tempratures extrmement basses, le moteur pourrait ne pas dmarrer du tout.
Leve variable des soupapes dchappement
Afin damliorer le dmarrage et le fonctionnement froid, les moteurs diesel SKYACTIV-D sont
quips de bougies de prchauffage en cramique et de systmes de leve variable des
soupapes dchappement. Le rle de ces derniers est de permettre la recirculation interne des gaz
dchappement chauds lintrieur de la chambre de combustion. Voici comment ce systme
fonctionne : les bougies de prchauffage effectuent le premier cycle de combustion, ce qui permet
aux gaz dchappement datteindre une temprature suffisamment leve. Aprs le dmarrage du
moteur, la soupape dchappement ne se ferme pas comme il est suppos pendant la course
dadmission. Au lieu de cela, elle reste entrouverte afin de permettre une certaine quantit de
gaz dchappement de rentrer. Cela fait augmenter la temprature de lair lintrieur de la
chambre de combustion, facilitant ainsi lallumage subsquent du mlange air-carburant et
empchant les rats du moteur.
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Rduction du poids et du frottement interne du moteur
Reduced weight Reduced friction
Le faible taux de compression du moteur SKYACTIV-D permet dobtenir une pression maximale
plus basse et une tension exerce sur les composants du moteur plus faible par rapport aux
moteurs diesel conventionnels. Cela permet dapporter des modifications structurelles afin de
rduire davantage le poids des culasses aux parois plus minces, une diminution de 6,6 livres
(3 kg) du poids du collecteur dchappement intgr, et une rduction supplmentaire de 55,1
livres (25 kg) du poids du nouveau bloc-cylindres en aluminium.
De plus, en obtenant une rduction supplmentaire de 25 % du poids des pistons et des
vilebrequins, Mazda a russi rduire de 20 % le frottement interne du moteur SKYACTIV-D par
rapport au moteur diesel MZR-CD actuel. Pour le conducteur, cela reprsente une meilleure
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rponse du moteur, une puissance de traction accrue et une amlioration de la consommation de
carburant.
Turbocompresseur deux tages
Les turbocompresseurs nont pas pour seul rle de contribuer laugmentation du couple des
moteurs diesel; ils amliorent galement la consommation de carburant et rduisent la quantit
dmissions nocives. Le SKYACTIV-D fait appel la turbocompression deux tages.
Deux turbocompresseurs sont compris un gros et un petit et fonctionnent chacun dans des
situations de conduite particulires. Le petit turbocompresseur raction rapide fait entrer de lair
dans la chambre de combustion lorsque le moteur fonctionne basse vitesse afin de produire le
couple bas rgime et dliminer le retard de rponse du turbocompresseur , qui est
caractris par un couple anormalement bas et une pitre rponse du papillon des gaz cause par
une pression dchappement insuffisante pour faire tourner la turbine du turbocompresseur la
vitesse ncessaire lobtention de la pression de suralimentation.
Un turbocompresseur deux tages garantit une augmentation du couple et de la nervosit du
moteur basse vitesse, ainsi quune puissance accrue des rgimes inhabituellement levs, ce
qui permet au SKYACTIV-D datteindre facilement son rgime critique de 5 200 tr/min. Il ny a pas
de compromis sur la puissance, la dynamique de conduite ou le plaisir de conduire malgr le
rendement lev du moteur. Et leffet de synergie entre la turbocompression deux tages et le
faible taux de compression du moteur permet doptimiser la distribution pour la combustion.
Puisquil y a un apport suffisant dair (doxygne) les missions de NOx et de suie demeurent au
minimum.
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7. Bote automatique SKYACTIV-Drive
la recherche de la bote de vitesses automatique idale, Mazda a
concentr ses efforts sur les points suivants :
Amlioration de la consommation de carburant
Rponse directe de la pdale dacclrateur garantie
Passage en souplesse des vitesses
Acclration aise
La bote SKYACTIV-Drive a t conue pour accomplir tous ces
objectifs et plus encore.
Le toute nouvelle bote automatique 6 vitesses SKYACTIV-Drive allie les avantages des
automatiques conventionnelles ceux des transmissions variation continue et double
mcanisme dembrayage. Elle permet un passage rapide et en douceur des vitesses, ragit de
faon dynamique aux changements de charge du moteur ds la phase de dmarrage, et place la
barre plus haut en matire de consommation de carburant. Le cur mme du SKYACTIV-Drive
est un convertisseur de couple 6 vitesses nouvellement conu, muni dun embrayage verrouillable
pour les six rapports, appel prise directe dans toute la plage des vitesses. Le rapport de
lembrayage verrouillable lorsque le vhicule est en marche est pass de 64 88 % par rapport
la bote automatique 5 vitesses actuelle.
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La rcente apparition du verrouillage entre le moteur et la bote de vitesses au moyen du
convertisseur de couple (qui permet de transmettre la puissance du moteur directement aux roues
motrices) empche la perte de puissance typique pendant lacclration, ce qui procure une
sensation de conduite plus immdiate. viter la perte de puissance du moteur contribue aussi
lamlioration de la consommation de carburant. Lutilisation de composants hydrauliques de haute
prcision est essentielle dans une telle conception. Afin dobtenir dabord la modulation de
pression dhuile la plus rapide et la plus prcise possible et damliorer ensuite la fiabilit, Mazda a
quip le SKYACTIV-Drive dun module mcatronique.
Alors que la maximisation de la plage de verrouillage est ncessaire lamlioration de la
sensation de conduite et de la consommation de carburant, laugmentation du bruit, de la vibration
et de la rudesse (NVH) a un effet ngatif vu labsence dun dispositif permettant labsorption de la
diffrence entre les vitesses de rotation dans le moteur et la bote de vitesses. Un nouveau
convertisseur de couple a t adapt afin de rsoudre ce conflit. Llargissement de la plage de
verrouillage signifiait que la pice torique tait confine au rang des trs basses vitesses.
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Cette pice est donc dsormais plus petite, crant ainsi un espace pour un amortisseur amlior
ainsi quun mcanisme dembrayage verrouillable multidisque et son piston, ce qui amliore la
durabilit et le contrle de lembrayage.
Le systme SKYACTIV-Drive est disponible en deux versions; la bote automatique est donc
compatible avec les deux moteurs SKYACTIV : diesel et essence.
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8. Bote manuelle SKYACTIV-MT
Mazda a invent une bote 6 vitesses de haute prcision restructure.
Grce sa conception compacte et lgre, en plus de sa rsistance
au frottement interne rduite, la transmission SKYACTIV-MT
constitue dj une autre contribution lutilisation conomique des
ressources.
Tout comme son analogue automatique, la bote manuelle 6 vitesses SKYACTIV-MT sera mise sur
le march en deux versions afin de rpondre diffrents besoins de couple moteur. Lobjectif tait
une rduction du poids de 7 16 % (selon le modle) par rapport aux botes manuelles actuelles.
Une toute nouvelle approche tait ncessaire pour gnrer une ide vritablement novatrice
puisque les manuelles daujourdhui sont dotes dune architecture relativement simple. Chaque
composant a t revu de faon en valuer la fonctionnalit. Au moyen dune architecture
repense comprenant un arbre intermdiaire raccourci et labsence dun arbre part pour la
marche arrire sur le plus gros modle, la transmission SKYACTIV-MT est un gage du pouvoir
innovant de Mazda.
La MX-5 Miata tablit la norme
Une sensation sport au passage des vitesses tait en tte de liste des spcifications techniques
avec comme source dinspiration la bote manuelle extraordinairement prcise et souple du
roadster MX-5 Miata. Avec un pommeau parcourant seulement 1,8 pouce (4,67 cm) entre la
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position neutre et la position du rapport engag, le passage vif des vitesses de la bote
SKYACTIV-MT rappelle celui de la MX-5. Les changements de vitesse montrent une certaine
nervosit quoiquils demandent trs peu deffort. Bref, le systme SKYACTIV-MT dborde dADN
Vroum-Vroum.
Mazda a fait usage dun mcanisme la fine pointe pour atteindre cette sensation de prcision et
de nervosit dsire. Les caractristiques de fonctionnement idales ont t attentivement prises
en considration selon les critres de la MX-5 et de ses concurrents. La transmission SKYACTIV-
MT sest vue offrir une sensation de progression et de lgret au passage des vitesses avec une
rsistance moindre. Pour ajouter cette touche de prcision et de nervosit, le levier de vitesses a
t conu pour donner une impression de lourdeur lengagement dune vitesse, laquelle se
transforme graduellement en une sensation de lgret, comme si on glissait tout simplement vers
la vitesse suivante.
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9. Carrosserie SKYACTIV-Body et chssis
SKYACTIV-Chassis
Le Vroum-Vroum responsable reprsente le rendement sans pour autant compromettre
le plaisir de conduire. La mise en uvre dune telle stratgie laissait entendre que le facteur
poids nallait pas tre contourn.
Ingnierie de rduction du poids : une spcialit de Mazda
Bnficiant dun hritage inspir des voitures de course tel que celui de Mazda, les ingnieurs
cherchent toujours rendre les vhicules plus minces. Aprs tout, les vhicules plus lgers sont
non seulement plus efficaces, mais aussi plus agrables conduire. Avec une meilleure
consommation de carburant, leur lgret amliore la performance du vhicule, soit au moyen de
lacclration, de la maniabilit ou du freinage. Plus de poids, loppos, engendre encore plus de
pesanteur et demande plus de ressources puisquune carrosserie lourde ncessite un moteur
lourd qui lui, requiert un plus gros rservoir dessence, etc.
En prenant encore la MX-5 Miata comme exemple, le roadster ax sur la performance et lagilit
est un modle qui sadapte au march et dont le faible poids en fait un vritable vhicule agrable
conduire. Sa direction prcise, son quilibre avant-arrire et son centre de gravit bas sont tous
des lments beaucoup plus prononcs cause du faible poids, ou du manque de poids, du
vhicule.
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Un autre exemple rcent dingnierie de rduction du poids est la Mazda2, lance en Amrique du
Nord en tant que modle 2011. En allant contre le courant des voitures plus grandes et lourdes, la
sous-compacte a t conue pour tre bien plus conomique et performante tout en tant plus
scuritaire.
Une approche unique en ce qui a trait loptimisation de la rentabilit
Cette tradition continue avec la carrosserie SKYACTIV-Body et le chssis SKYACTIV-Chassis.
Plutt que de sen remettre des matriaux individuels (et souvent dispendieux) tels que la fibre
de carbone ou laluminium, Mazda adopte une approche spciale en matire de rduction du
poids. Ce procd holistique et convivial est compos de trois lments : loptimisation de la
structure et de la conception de la carrosserie, ladoption de nouveaux procds de production et
lutilisation de matriaux de remplacement en vue de produire des vhicules plus lgers, plus
robustes et plus scuritaires, procurant une sensation qui sinscrit dans la tradition Jinba Ittai.
Les rsultats sont probants : la nouvelle carrosserie SKYACTIV-Body pse 8 % de moins que son
prdcesseur alors que le poids du chssis SKYACTIV est rduit de 14 %. En fait, Mazda sest
mme fix pour objectif de faire en sorte que tous ses modles de prochaine gnration psent
220,5 livres (100 kg) de moins quavant. En consquence, les effets de synergie avec dautres
technologies SKYACTIV sen trouvent amliors, et le potentiel de rendement des moteurs
SKYACTIV est accru.
Carrosserie SKYACTIV-Body
Lengagement de Mazda envers le Vroum-Vroum responsable est ce qui motive le personnel
des centres de RD concevoir des voitures vertes qui satisfont aux exigences les plus strictes en
matire de scurit, reconnues partout dans le monde, et offrir une dynamique de conduite
exceptionnelle.
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Il y a eu des moments o les objectifs de conception de la carrosserie SKYACTIV-Body entraient
encore en conflit les uns avec les autres. Afin de concilier ces enjeux, les ingnieurs on d
retourner la table dessin. Rsultat : des carrosseries destines une nouvelle gnration de
vhicules Mazda qui tablissent de nouvelles normes en matire de fabrication de vhicules
lgers.
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Moins de poids, plus de rigidit
Afin de transmettre efficacement les forces de soutien, une structure de carrosserie lgre mais
robuste ncessite le plus grand nombre possible de sections droites. La disposition doit aussi tre
optimise de faon ce que ces forces soient disperses partout dans la structure et non pas
concentres dans des sections isoles. Les ingnieurs de Mazda ont labor un plan o figurent
des lignes droites continues de lavant larrire, et le plus grand nombre des lignes courbes ont
t supprimes du soubassement.
Les fixations de la suspension arrire, par exemple, sont soudes directement au cadre de
soubassement et font office de renfort double . De plus, les quatre structures en anneaux
positionnes verticalement et utilises pour la partie suprieure de la carrosserie sont soudes la
zone de renforcement du soubassement, ce qui amliore davantage la rigidit globale du vhicule.
Et ailleurs, des traverses redessines amliorent non seulement la rigidit de certaines zones de la
carrosserie, mais aussi sa rigidit globale puisque les fixations de la carrosserie ont t optimises
en cours de processus.
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Structure trajectoires multiples pour une scurit optimale
Un des principes de marque de Mazda est damliorer constamment les dispositifs de scurit
passive dans ses vhicules. Lentreprise a, par consquent, mis au point lunique structure
trajectoires multiples pour la carrosserie SKYACTIV-Body. Cette structure absorbe efficacement la
charge de limpact au moment de la collision en la dispersant dans plusieurs directions. Par
exemple, pendant une collision frontale, lnergie de limpact est disperse depuis lavant (et donc
absorbe) le long de trois trajectoires ou chemins continus : vers le haut jusquau montant
avant, vers le bas travers le soubassement, et vers les cts de la carrosserie, via une trajectoire
mdiane. Le cadre suprieur joue un rle multifonction. Non seulement il dtourne lnergie vers le
montant avant, mais il empche galement tout mouvement du cadre avant vers le haut, car cela
pourrait avoir un effet ngatif sur la distribution dnergie souhaite.
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Mme la portire installe sur une carrosserie SKYACTIV-Body absorbe des chocs. Et la structure
trajectoires multiples sapplique aussi aux collisions latrales, ce qui amliore considrablement
la scurit globale des occupants.
Fabrication liaison par soudure et davantage de points de soudure
La liaison par soudure est utilise sur la section des longerons du toit afin de crer une structure
circulaire renforante en anneau . Prcdemment, le procd dassemblage de la carrosserie
faisait en sorte que la structure tait spare de la section du pied arrire. Maintenant, grce au
soudage, les pices sont attaches lavance et envoyes la chane de montage en tant
quorgane. Cette mme mthode a t utilise pour crer les passages de roue. Le nombre de
points de soudure a aussi t grandement augment, ce qui contribue de faon significative
lexcellente rigidit de la carrosserie.
Plus dacier haute rsistance pour une robustesse accrue et un poids moindre
Des avantages supplmentaires ont pu tre gnrs en utilisant davantage dacier haute
rsistance dans la carrosserie SKYACTIV-Body. Les efforts dingnierie nauront pas t vains. Le
pourcentage dutilisation dacier haute rsistance est pass de 40 60 %, rduisant par
consquent le poids de la voiture tout en augmentant sa rigidit.
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Chssis SKYACTIV-Chassis
Tout comme pour dautres technologies SKYACTIV, les concepteurs de chssis de Mazda ont d
concilier des objectifs conflictuels : procurer une maniabilit extraordinaire et un sentiment
d union entre la voiture et le conducteur, garantir une stabilit grande vitesse, et offrir la
meilleure qualit de roulement possible. Toutefois, lamlioration de la maniabilit directionnelle,
particulirement basse et moyenne vitesses, peut avoir un effet ngatif sur la maniabilit et la
stabilit gnrales grande vitesse. De plus, une telle agilit et une telle prcision de la maniabilit
peuvent aller lencontre du confort de roulement. En plus de travailler rsoudre tous ces
conflits, les concepteurs dsiraient rduire considrablement le poids du chssis. Les ingnieurs
de Mazda ont russi accomplir tous ces objectifs concernant son chssis SKYACTIV en optant
pour une approche unique afin de rsoudre ces conflits.
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Concilier maniabilit basse et moyenne vitesses et stabilit grande vitesse
La premire difficult surmonter tait de pouvoir garantir la stabilit grande vitesse en
concevant un chssis qui offrait galement une maniabilit prcise basse et moyenne vitesses.
Mazda a donc mis au point un nouveau systme de direction assistance lectrique qui amliore
lexprience de conduite en procurant au conducteur une rponse immdiate partir de trs
basses vitesses de dmarrage. Mais une telle agilit pouvait faire ragir le vhicule de faon
excessive des vitesses plus leves. Cest ce moment que la gomtrie de la suspension
arrire a t revue. Les bras de suspension ont t optimiss et ladhsion des roues arrire a t
amliore afin de rduire le taux de lacet (ou la facilit virer). Au mme moment, une direction
avec rapport dengrenage (pour une direction plus prompte) a t choisie, augmentant ainsi le taux
de lacet afin de maintenir une direction agile basse vitesse. Rsultat : le vhicule est la fois
agile et stable, et le conducteur profite du meilleur des deux mondes nimporte quelle vitesse.
La sensation de fermet de la direction a t renforce au moyen de laugmentation de langle de
chasse et, consquemment, de la trajectoire de chasse sur les roues avant, ce qui amliore le
couple auto-centreur de la direction. Lassistance lectrique de la direction a ensuite t amliore
basse vitesse afin de faciliter les manuvres de direction et de procurer une sensation de
lgret souhaitable de telles vitesses. Rsultat : la nouvelle gnration de vhicules Mazda vire
en souplesse et en toute scurit dans toutes les situations.
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Concilier maniabilit basse et moyenne vitesses et confort de roulement amlior
En tant quinterface entre la plate-forme et les roues, la suspension est indispensable la
maniabilit dun vhicule. La disposition et la structure de la suspension dterminent lexactitude
avec laquelle une voiture prend un virage et ont galement une influence sur le confort de
roulement. Le deuxime plus grand dfi des concepteurs de Mazda tait donc doptimiser cette
architecture. La suspension arrire sest avre essentielle lorsquon a tent datteindre le meilleur
quilibre possible entre maniabilit et confort de roulement. Le but tait damliorer la maniabilit
sans pour autant accrotre la rigidit des ressorts ou des amortisseurs.
Afin daccrotre lefficacit oprationnelle des amortisseurs, les supports ont t fixs un endroit
permettant dobtenir un taux de dtente lev de lamortisseur. La force damortissement et la
rigidit du caoutchouc du support suprieur ont t renforces, ce qui rduit leur impact sur le
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confort de roulement. La position du bras oscillant de la suspension arrire a aussi t amene
vers le haut pour ainsi rgler lorientation des bras oscillants afin dabsorber limpact longitudinal
des chocs subis sur la route. Cela amliore le confort de roulement et empche larrire du
vhicule dtre soulev. Le rsultat se dfinit par une stabilit rehausse au freinage, ce qui
contribue rduire la distance de freinage.
Concilier rduction de poids et rigidit accrue
Le poids du SKYACTIV-Chassis est de 14 % infrieur celui de la version actuelle; ce chssis est
toutefois encore plus rigide. Et il sagissait en fait de la troisime perce en ce qui concerne le
chssis.
En se concentrant particulirement sur les traverses du chssis, les ingnieurs ont pu atteindre
leurs objectifs ambitieux en termes de rduction de poids. Aprs quils ont dfini leurs exigences
fonctionnelles, ils ont fait appel la technologie dingnierie assiste par ordinateur (IAO) pour
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crer un modle conceptuel et coordonner la structure optimale au sein de lensemble global du
vhicule.
La section centrale lavant du vhicule a t allonge et le dcalage longitudinal du point de
fixation du bras infrieur a t rduit. De mme, larrire, la section longitudinale de la traverse
de chssis a t allonge et le dcalage longitudinal du point de fixation des bras latraux a t
rduit. Aussi, les flasques souds ont t supprims de lavant et de larrire afin daccrotre la
rigidit de couplage des sections soudes. Toutes ces mesures ont considrablement amlior la
raideur globale dun chssis plus lger.
Des solutions intelligentes ont men de nombreuses amliorations qui, ensemble, ont contribu
la construction du chssis SKYACTIV. Les ingnieurs ont ralis les objectifs quils staient
fixs, notamment offrir le plaisir de conduire, la scurit, le confort de roulement, la maniabilit et la
la stabilit, caractristiques dignes dune nouvelle gnration de vhicules Mazda.
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Mazda Canada Inc. supervise les ventes et le marketing ainsi que le service la clientle et le
soutien aux pices des vhicules Mazda au Canada. Ayant son sige social Richmond Hill en
Ontario, Mazda Canada possde un rseau de 169 concessionnaires dans tout le pays.
Pour obtenir de plus amples renseignements, veuillez consulter le site Web de Mazda Canada
l'adresse www.media.mazda.ca
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