описание и обсуждение автомобиля находится
здесь 
расход топлива Mazda СХ5 2012 года значения компрессии 14:1 инженерам Mazda удалось добиться за счет нескольких существенных изменений, таких как изменение формы и длины (объема) выпускного коллектора, изменение формы поршня и пр.
разработчики Mazda рассчитали, что если степень сжатия будет увеличена с 10:1 до 15:1, то тепловая эффективность повысится примерно на 9%. а одна из причин, по которой не просто создать работоспособный двигатель с высокой степенью сжатия - это сильное падение крутящего момента из-за эффекта детонации, что в свою очередь находится в прямой связи с повышением температуры в цилиндрах. таким образом, "простое" увеличение степени сжатия приводит к повышению температуры и как следствие - самовозгоранию топлива в цилиндрах (детонированию топливовоздушной смеси).
как рассчитывались возможные проблемы.
японцы решили, что для того, чтобы понизить температуру при сжатии, нужно уменьшить количество горячих выхлопных газов, остающихся в камере сгорания. например, при степени сжатия 10:1, температура газов в цилиндре составляет 750˚С, а температура воздуха на впуске, например, 25˚С. если учесть, что примерно 10% выхлопных газов остается в цилиндре, то температура внутри цилиндра до сжатия возрастает примерно на 70˚C (1/10), + температура при сжатии воздушнотопливной смеси увеличивается примерно на 160˚С. итого имеем 230˚С, а температура самовоспламенения бензина - 250˚С. и особо "двигать" компрессию уже некуда. таким образом, можно сделать вывод, что количество остаточного газа оказывает серьезное влияние на детонацию.
расчеты приведены на рисунке ниже, где видно, что если количество остаточного газа уменьшается в два раза с 8% до 4%, то рассчетная температура останется допустимой при увеличении степени сжатия с 11:1 до 14:1.
как решался вопрос
одним из вариантов для снижения объема остаточного газа в цилиндрах стала реализация работы выпускного коллектора по принципу 4-2-1. на рисунке ниже видно, что когда выпускной коллектор короткий, волна высокого давления газа, возникающая сразу же после открытия выпускных клапанов цилиндра № 3, попадает в цилиндр № 1, увеличивая количество в нем горячего остаточного газа. с коротким выпускным коллектором, волны высокого давления поступают в следующий цилиндр за короткий промежуток времени, в результате чего этот неблагоприятный эффект имеет место практически на всех рабочих оборотах двигателя (2-7 тыс).
в то время, как с удлиненным коллектором, настроенным на работу по принципу 4-2-1, требуется большее время, за которое волна высокого давления достигнет следующего цилиндра. и это позволяет избежать неблагобриятного эффекта повышения температуры в цилиндрах практически во всем диапазоне оборотов двигателя, за исключением самых низких (до 2 тыс).
но главной проблемой использования коллектора "4-2-1" является то, что большое расстояние слишком уж охлаждает выхлопные газы до их попадания в катализатор, что является причиной задержки активации катализатора. и температура выхлопного газа в принципе могла бы быть увеличена путем задержки момента зажигания, но в этом случае возникал опять же нежелательный эффект, на этот раз - неустойчивого горения топлива. но маздовцы нашли решение для реализации стабильного горения даже тогда, когда зажигание после запуска двигателя значительно задерживается
решение заключалось в адаптации формы поршней под новые реалии работы двигателя. при помощи этого инженеры рассчитывали оптимизировать впрыск топлива таким образом, чтобы сформировать стратифицированную воздушно-топливную смесь вокруг свечи зажигания (см рис ниже)
для этого в поршне была создана полость, которая кроме всего прочего предотвращает от удара топливовоздушную смесь в момент воспламенения и не допускает вмешательства поршня в процесс роста фронта пламени в цилиндре.
но на всякий случай было предпринято еще одно решение для недопущения эффекта детонации, а именно: уменьшение времени горения топливовоздушной смеси, за счет увеличения ее однородности. это было реализовано с помощью усиления потока воздуха, увеличения давления впрыска и использования распыляющих форсунок.
