เจาะลึกรายละเอียด เครื่องยนต์ Skyactiv-Z ตัวใหม่ของ Mazda มาตรฐานไอเสีย Euro 7

เครื่องยนต์ Skyactiv-Z คือขุมพลังเบนซิน 4 สูบเรียง ขนาด 2.5 ลิตร ยุคใหม่ของ Mazda ที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อควบรวมและทดแทนทั้งเครื่องยนต์ Skyactiv-G และ Skyactiv-X โดยมุ่งเน้นแนวคิด "การเผาไหม้ในอุดมคติ" (Ideal Combustion) ร่วมกับระบบไฮบริดเต็มรูปแบบ (Full Hybrid) เพื่อรองรับมาตรฐานไอเสียอันเข้มงวดระดับ Euro 7

เทคโนโลยีและจุดเด่นของ Skyactiv-Z

Lambda One ($\lambda = 1$) Combustion: ออกแบบระบบประจุอากาศและการจุดระเบิดให้รักษาอัตราส่วนผสมของอากาศกับเชื้อเพลิงที่สมบูรณ์แบบ ($\lambda = 1$ หรือประมาณ 14.7:1) ได้ครอบคลุมทุกช่วงความเร็วรอบของเครื่องยนต์ ช่วยให้การเผาไหม้สะอาดและหมดจดตั้งแต่รอบต่ำไปจนถึงรอบสูง โดยไม่ต้องพึ่งพาระบบบำบัดไอเสียที่ซับซ้อนเกินจำเป็น

Thermal Efficiency สูงเกิน 45% ยกระดับประสิทธิภาพเชิงความร้อนให้สูงเกิน 45% เทียบกับเครื่องยนต์เบนซินทั่วไปที่ทำได้ราว 37–40% รีดพลังงานจากน้ำมันทุกหยดมาเป็นแรงขับเคลื่อน ลดอัตราสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงลงราว 10–15% เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ Skyactiv-G ลดความซับซ้อนและลดแรงเสียดทาน ปรับปรุงโครงสร้าง ชิ้นส่วนภายในให้เรียบง่ายกว่า Skyactiv-X ที่เคยใช้ระบบจุดระเบิดด้วยแรงดันอัด (SPCCI) อันซับซ้อน โดย Skyactiv-Z ลดจำนวนชิ้นส่วนเครื่องยนต์ลง 20–25%, ลดแรงเสียดทานภายในลงราว 20% และลดน้ำหนักบล็อกเครื่องยนต์ลงได้ถึง 15–20 กิโลกรัม

Native Hybrid Architecture ออกแบบมาตั้งแต่แรกเพื่อทำงานร่วมกับระบบ Full Hybrid ที่ Mazda พัฒนาขึ้นเอง (ไม่ใช่อุปสรรคในการดัดแปลงเครื่องยนต์สันดาปเดิมมาพ่วงมอเตอร์ไฟฟ้าในภายหลัง)

โครงสร้างการเผาไหม้ที่สมบูรณ์แบบนี้ ช่วยลดการปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ลงราว 25–30% และลดฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM) ลงมากกว่า 40% โดยเครื่องยนต์ Skyactiv-Z 2.5L มีกำหนดการเริ่มทำตลาดจริงในช่วงปี 2027 โดยจะประเดิมติดตั้งใน All-New Mazda CX-5 (Gen 3) เป็นรุ่นแรก ก่อนจะขยายไปสู่รุ่นอื่นๆ เช่น Mazda CX-60 หรือเจเนอเรชันถัดไปของ Mazda 6 สันดาป

ระบบ Full Hybrid (SKYACTIV-Z HEV) ที่ Mazda พัฒนาขึ้นเอง เป็นการเปลี่ยนผ่านครั้งสำคัญจากการพึ่งพาเทคโนโลยีไฮบริดของพันธมิตร (เช่น Toyota Hybrid System) มาสู่สถาปัตยกรรมขุมพลังไฮบริดเต็มรูปแบบที่เป็นเอกลักษณ์ของแบรนด์โดยเฉพาะ ออกแบบมาเพื่อทำงานร่วมกับเครื่องยนต์ SKYACTIV-Z 2.5 ลิตร โดยเน้นรักษาสมรรถนะการขับขี่สไตล์ Jinba-Ittai ควบคู่กับประสิทธิภาพการเผาไหม้ระดับสูงสุด

โครงสร้างและเทคโนโลยีหลักของ Mazda In-House Full Hybrid

In-House Integrated Power Unit: Mazda พัฒนาชุดมอเตอร์ไฟฟ้าและกล่องควบคุมกำลัง (Power Control Unit) เองทั้งหมด เพื่อให้การส่งกำลังของมอเตอร์ทำงานสอดคล้องกับแรงบิดของเครื่องยนต์ SKYACTIV-Z อย่างเป็นธรรมชาติ ลดอาการรอบกว้านหรือปัญหาสายพานย้วย (Rubber-band effect) แบบระบบ e-CVT ทั่วไป

High-Efficiency Energy Recovery: แบตเตอรี่ Lithium-ion ความจุสูงทำงานร่วมกับระบบปั่นไฟที่ออกแบบให้สามารถชาร์จไฟกลับเข้าแบตเตอรี่ได้เกือบ 100% ในทุกสถานการณ์การขับขี่ (Full-load charge compatibility) ทำให้ระบบมีประสิทธิภาพรวม (System Efficiency) สูงถึง 70–80%

Seamless Parallel/Series Operation: ระบบสามารถสลับโหมดการทำงานระหว่างขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าล้วน (EV Mode), ระบบซีรีส์ (เครื่องยนต์ปั่นไฟจ่ายมอเตอร์) และระบบพาราเรล (เครื่องยนต์และมอเตอร์ช่วยกันส่งกำลังลงล้อ) ได้ตามความเร็วและโหลดอย่างราบรื่น

Direct Dynamic Response: มุ่งเน้นอัตราเร่งที่ติดเท้าและตอบสนองตามน้ำหนักคันเร่งอย่างเที่ยงตรง ต่างจากไฮบริดเน้นประหยัดทั่วไปที่คันเร่งมักจะหน่วงในย่านความเร็วกลางถึงสูง

วิวัฒนาการของเครื่องยนต์เบนซินตระกูล Skyactiv จาก Mazda มีการพัฒนาต่อเนื่องรวม 3 ยุคหลัก โดยมุ่งเน้นการยกระดับประสิทธิภาพการเผาไหม้และลดมลพิษในแต่ละเจเนอเรชัน ดังนี้

1. Skyactiv-G เจเนอเรชันแรก เครื่องยนต์สันดาปประสิทธิภาพสูง เทคโนโลยีการเผาไหม้เพิ่มอัตราส่วนกำลังอัดให้สูงเป็นพิเศษ High Compression Ratio ถึง 14.0:1 รีดกำลังและประหยัดน้ำมันโดยไม่เกิดการชิงจุดระเบิด

ความซับซ้อนของเครื่องยนต์ ด้วยโครงสร้างแบบเครื่องยนต์สันดาปดั้งเดิม ความซับซ้อนปานกลาง ซ่อมบำรุงง่าย

ประสิทธิภาพเชิงความร้อน ประมาณ 38–40% รองรับมาตรฐานไอเสีย Euro 6 / LEV III ทำงานร่วมกับระบบไฟฟ้า เป็นเครื่องยนต์สันดาปเพียวๆ หรือพ่วงระบบ Mild-Hybrid ขนาดเล็ก

2. Skyactiv-X เจเนอเรชันที่สอง - นวัตกรรมจุดระเบิดด้วยแรงดันอัด เทคโนโลยีการเผาไหม้ ใช้ SPCCI (Spark Controlled Compression Ignition) ผสมผสานการจุดระเบิดด้วยหัวเทียนกับการจุดระเบิดด้วยแรงดันอัดแบบเครื่องยนต์ดีเซล ความซับซ้อนของเครื่องยนต์จึงสูงมาก ต้องใช้เซนเซอร์วัดแรงดันในห้องเผาไหม้ทุกสูบและใช้ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ช่วยอัดอากาศ ส่วนประสิทธิภาพเชิงความร้อน มีการยกระดับขึ้นมาอยู่ที่ประมาณ 40–43% รองรับมาตรฐานไอเสีย Euro 6d ทำงานร่วมกับระบบไฟฟ้า Mild-Hybrid (M Hybrid)

3. Skyactiv-Z เจเนอเรชันล่าสุด - การเผาไหม้สมบูรณ์แบบเพื่อระบบ Full Hybrid เทคโนโลยีการเผาไหม้มุ่งเน้น "Ideal Combustion" ด้วยเทคโนโลยี Lambda One รักษาอัตราส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงให้สมบูรณ์แบบตลอดทุกช่วงความเร็วรอบ

ความซับซ้อนของเครื่องยนต์: ลดความซับซ้อนลงจาก Skyactiv-X โดยลดจำนวนชิ้นส่วนลง 20–25% และลดน้ำหนักบล็อกเครื่องลง 15–20 กิโลกรัม

ประสิทธิภาพเชิงความร้อน (Thermal Efficiency) สูงสุดก้าวข้าม > 45%

การรองรับมาตรฐานไอเสีย ออกแบบมาเพื่อผ่านเกณฑ์มาตรฐานไอเสียอันเข้มงวด Euro 7 และ US LEV IV (Tier 4)

การทำงานร่วมกับระบบไฟฟ้า ออกแบบสถาปัตยกรรมใหม่หมด (Native Hybrid) เพื่อทำงานร่วมกับระบบ Full Hybrid ที่ Mazda พัฒนาขึ้นเองโดยเฉพาะ

อาคม รวมสุวรรณ E-Mail chang.arcom@thairath.co.th Facebook https://www.facebook.com/chang.arcom https://www.facebook.com/ARCOM-CHANG-Thairath-Online-525369247505358/

Skyactiv-Z发动机是马自达新一代2.5升直列四缸汽油发动机，旨在与Skyactiv-G和Skyactiv-X发动机相兼容并最终取代它们。该发动机以“理想燃烧”为理念，并结合全混合动力系统，以满足严格的欧7排放标准。

Skyactiv-Z 的技术和特点。

Lambda One（λ=1）燃烧：进气和点火系统旨在整个发动机转速范围内保持完美的空燃比（λ=1 或约 14.7:1）。这确保了从低转速到高转速的清洁、完全燃烧，而无需依赖过于复杂的尾气处理系统。

热效率超过 45%：与传统汽油发动机约 37-40% 的热效率相比，Skyactiv-Z 的热效率提升至 45% 以上，最大限度地利用每一滴燃料的能量进行推进。与 Skyactiv-G 发动机相比，燃油消耗量降低约 10-15%。降低复杂性和摩擦：与采用复杂压燃式点火系统 (SPCCI) 的 Skyactiv-X 相比，Skyactiv-Z 的内部结构更加简化。Skyactiv-Z 减少了 20-25% 的发动机零件数量，降低了约 20% 的内部摩擦，并将发动机缸体重量减轻了 15-20 公斤。

原生混合动力架构从一开始就被设计成与马自达自主研发的全混合动力系统配合使用（因此不会妨碍以后对现有内燃机进行改装，使其包含电动机）。

这种优化的燃烧结构可将氮氧化物 (NOx) 排放量减少约 25-30%，颗粒物 (PM) 排放量减少 40% 以上。Skyactiv-Z 2.5L 发动机计划于 2027 年上市，首先搭载于全新马自达 CX-5（第三代），之后将推广至其他车型，例如马自达 CX-60 或下一代马自达 6。

马自达全混合动力系统（SKYACTIV-Z HEV）标志着马自达从依赖合作伙伴（例如丰田混合动力系统）的混合动力技术，向独特的、品牌专属的全混合动力系统架构的重大转变。该系统与2.5升SKYACTIV-Z发动机完美匹配，旨在保持马自达“人马一体”的驾驶性能，同时最大限度地提高燃烧效率。

马自达自主研发的全混合动力系统的核心结构和技术。

自主研发的集成动力单元：马自达自主研发电机和动力控制单元（PCU），以确保电机的动力输出与SKYACTIV-Z发动机的扭矩自然匹配，从而减少传统e-CVT系统中常见的发动机转速问题和皮带磨损问题。

高效能量回收：高容量锂离子电池与再生制动系统配合使用，旨在所有驾驶情况下将电池充电至接近 100%（满载充电兼容性），从而使整个系统效率达到 70-80%。

无缝并联/串联运行：该系统可根据速度和负载在纯电动（EV）模式、串联模式（发动机发电为电机供电）和并联模式（发动机和电机共同工作为车轮供电）之间平滑切换。

直接动态响应：专注于响应式加速，能够准确响应油门输入，这与典型的节能型混合动力车在中高速范围内经常出现的油门延迟不同。

马自达创驰蓝天汽油发动机系列的发展经历了三个主要阶段，每个阶段都侧重于提高燃烧效率和减少排放，具体如下：

1. 第一代 Skyactiv-G 是一款高效内燃机，采用燃烧技术，将压缩比提高到极高的 14.0:1，最大限度地提高动力和燃油效率，而不会发生预燃。

发动机复杂度：基于传统的内燃机结构，复杂度适中，易于维护。

热效率约为38-40%，符合欧6/LEV III排放标准。它可以采用电力系统、纯内燃机或小型轻混系统运行。

2. Skyactiv-X 第二代发动机——创新型压燃式点火技术。该燃烧技术采用SPCCI（火花控制压燃式点火），将火花塞点火与柴油发动机的压燃式点火系统相结合。因此，发动机结构非常复杂，需要在每个气缸的燃烧室中安装压力传感器，并配备增压器辅助空气压缩。热效率提升至约40-43%，符合欧6d排放标准。此外，它还可与轻混（M Hybrid）电动系统协同工作。

3. Skyactiv-Z 最新一代发动机——为全混合动力系统带来完美燃烧。其燃烧技术专注于“理想燃烧”，采用 Lambda One 技术，在所有发动机转速范围内保持完美的空燃比。

发动机复杂性：与 Skyactiv-X 相比，零件数量减少了 20-25%，发动机缸体重量减轻了 15-20 公斤。

最大热效率超过 45%。

排放合规性：设计符合严格的欧7和美国LEV IV（Tier 4）排放标准。

它与电力系统协同​​工作，采用了一种全新的架构（原生混合动力），旨在与马自达自主研发的全混合动力系统配合使用。

Arcom Rumsawan 电子邮件：chang.arcom@thairath.co.th Facebook：https://www.facebook.com/chang.arcom https://www.facebook.com/ARCOM-CHANG-Thairath-Online-525369247505358/