Scendendo nel dettaglio, questo motore è in grado di sfruttare una carica ben miscelata come nei motori ad accensione comandata (benzina), di non soffrire di perdite per pompaggio ai carichi parziali con conseguente aumento del rendimento organico e di operare ad alti rapporti di compressione con aumento del rendimento termodinamico come nei motori ad accensione per compressione (diesel). Al suo interno la combustione avviene simultaneamente in tutta la carica e non, come nei motori benzina, attraverso un fronte di fiamma con un conseguente rapido aumento della pressione interna e senza presentare, come nei motori diesel, una combustione di tipo diffusivo della carica stratificata. Per fare questo però è necessario che combustibile e comburente siano al contempo ben premiscelati e compressi in modo tale che la carica, omogenea, possa auto accendersi simultaneamente in tutti i punti della camera di combustione al raggiungimento delle dovute condizioni di pressione e temperatura. Infatti, il fatto che il combustibile venga premiscelato con l’ossidante consente di evitare un vero e proprio fronte di fiamma e quindi di far partire la combustione a temperature nettamente più basse e all’interno di una miscela ben diluita. Condizioni che, unite al maggiore rapporto di compressione e all’uso di una miscela di combustibile molto magra, consentono a questo motore di scongiurare la formazione tanto di particolato quanto di ossidi d’azoto NOx.

Le caratteristiche appena descritte spingono però i motori HCCI a essere utilizzati quasi esclusivamente ai carichi parziali dove riescono a operare con miscele molto magre (A/R ratio 40:1). Ai carichi elevati (miscela stechiometrica - A/R ratio 14,7:1), invece, il rapido incremento di pressione potrebbe causare oscillazioni simili al battito in testa e combustioni fortemente irregolari. La sfida più grande è quindi quella di riuscire a controllare le tempistiche di accensione per compressione all’interno del cilindro. Per controllare queste tempistiche però bisogna controllare le temperature e le pressioni che vengono raggiunte in camera di scoppio nella fase di compressione. Il controllo delle temperature viene di norma eseguito grazie al sistema di ricircolo dei gas di scarico EGR. Incrementando o diminuendo, infatti, il quantitativo di gas inerti riciclati si riesce a diminuire o alzare le temperature all’interno del cilindro. Il controllo delle pressioni è, invece, di norma effettuato grazie a un sistema di fasatura variabile tipicamente sul lato di aspirazione. Aprendo la valvola di aspirazione durante la fase di compressione si riesce a ottenere un reflusso dei gas attraverso il condotto di aspirazione e quindi un rapporto di compressione minore a fronte di un rapporto di espansione nettamente maggiore.

Come se non bastasse Mazda ha introdotto: una particolare valvola a farfalla che nel suo funzionamento rimane per la maggior parte del tempo aperta, così da migliorare il riempimento del cilindro andando a ridurre le resistenze prodotte dalla stessa, eliminando quindi le perdite di pompaggio e incrementando il rendimento anche ai carichi molto parzializzati; un compressore volumetrico in grado di iniettare sempre il giusto quantitativo di aria (specie ai carichi elevati e agli alti regimi) così da mantenere in ogni condizione una miscela sufficientemente magra; e lo stratagemma del controllo della accensione per compressione tramite l’adozione di una candela - sistema SPCCI “Spark Controlled Compressed Ignition” – così da massimizzare il periodo di funzionamento con accensione per compressione e garantire una transizione senza soluzione di continuità tra funzionamento per scintilla e per compressione. Il motore può, infatti, sfruttare questa candela in fase di compressione così da pre avviare la combustione e facilitare la propagazione del fronte di fiamma. Nello specifico, un processo d’iniezione sdoppiato crea due zone distinte di miscela aria-benzina all’interno della camera di scoppio. Dapprima, nella fase di aspirazione, una serie di iniezioni riempiono la camera di scoppio di una miscela molto magra di benzina e aria, quindi in fase di compressione viene iniettata una piccola carica nebulizzata di miscela ricca di benzina direttamente attorno alla candela di accensione che, innescata dalla stessa candela, si espande e va a comprimere il resto della carica di miscela questa volta magra che, a causa di elevate pressioni e temperature, si innesca per compressione.

Con tale tecnologia, che si avvale di un alto rapporto di compressione, una miscela povera, basse temperature di combustione, una velocità di combustione elevata, un rapporto A/R di 40:1 e un rapporto di compressione di 16,3:1 e che necessita di funzionare per gran parte del tempo in una modalità molto efficiente, il sistema SPCCI interviene praticamente a tutti i regimi del motore tranne nell’avviamento a freddo, nelle fasi di riscaldamento iniziale e a carico molto elevato. In tali circostanze, il motore passa senza soluzione di continuità al funzionamento normale, incendiando una convenzionale miscela stechiometrica (A/R ratio 14,7:1). Leggermente più pesante di circa una cinquantina di chili rispetto a una equivalente unità a benzina dal comune funzionamento con candela, maggiore massa dovuta al compressore volumetrico e al sistema mild-hybrid a 24 Volt, questo motore ha permesso agli ingegneri giapponesi di raggiungere una potenza massima di 180 CV a 6.000 giri e una coppia massima di 224 Nm a 3.000. Il tutto a fronte di un consumo medio nel ciclo combinato Wltp + Rde tra i 5,4 e i 6,9 l/100 km e di una emissione media di CO2 sempre nel ciclo combinato Wltp + Rde tra i 122 e i 157 g/km, ottenendo così l’omologazione Euro 6d. Un risultato che può essere riassunto in un abbattimento dei consumi di circa il 20%, un incremento della coppia disponibile di circa il 10% disponibile oltretutto a un regime di giri inferiore e un aumento generale del livello prestazionale senza inficiare sul piacere di guida tipico di un motore benzina.