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无论石油危机在短时间内是否到来，让发动机变得更节油都是汽车厂家需要努力的方向。除此以外，还有很多人将注意力放到了提升发动机动力的环节。不过，正如我们之前说的那样，这二者在汽车研发过程中也算得上一对矛盾。如何解决就看厂家工程技术人员的功底了。
目前，汽车企业对于提升发动机燃油效率、环保性以及动力输出上有两种方案。欧美车企倾向于提供小排量涡轮增压发动机，而日本企业则信赖混合动力技术。来自日本的马自达似乎应该在这场技术的军备竞争中选择日本阵营，不过坚持创新的马自达人最终走了一条完全不同于其他企业的道路。
目前，内燃发动机的燃烧效率依旧处于较低水平，燃料燃烧时有70％-80％的能量会以热量的形式被散失，无法转化为动力传递给车辆。小排量涡轮增压和混动技术虽然能够对车辆整体环保性能的提升起到促进作用，但对于发动机燃烧效率的改善却没有太多实际意义。马自达工程师正是看到了这一问题，才决定将研发方向确定为在传统内燃发动机的基础上进行技术突破，达到提升发动机燃烧效率的目标。
提升效率首先要解决的就是浪费问题。马自达在对内燃发动机运转状态进行全面研究之后总结出其中导致能耗散失的四种途径，包括：排气损失、冷却损失、泵送损失和机械损失。减少以上四大损失就能够改善发动机效率。在现有技术条件下，对发动机的压缩比、空燃比、燃烧时间、燃烧时机、泵送损失、机械阻力等因素进行理想配置就能够达到上述目的。
最终，马自达将调整发动机压缩比作为了首要突破点。通过技术突破，将汽油发动机的压缩比提升到了14:1（这一数值只对欧洲市场的车型有效，北美和中国市场销售车型采用的压缩比为13：1），大幅改善了油耗和中低速扭矩，几乎能够达到与柴油发动机相同的效果。
提高压缩比，能够大幅提升热效率。近年来汽油发动机的压缩比一般在10～12左右，理论上将压缩比从10提高到15后，热效率能够改善约9%。尽管如此，此前的汽油发动机并没有大幅提高压缩比，原因之一就是爆震会导致动力输出大幅下降。
爆震是指燃料与空气的混合气体被置于高温高压下，在正常燃烧结束前发生自燃的异常燃烧，并发出令人不适的高频音。提高压缩比后，压缩上止点附近的温度会增高，容易发生爆震。
为降低压缩上止点温度，有效的方法是减少残留在燃烧室内未排放的高温残留气体。例如，假定压缩比10，残留气体温度750℃、新气温度25℃时，如果残留气体达到10%，则压缩前的气缸内温度上升约70℃，压缩上止点温度也上升约160℃。可见，残留气体量对爆震的影响非常大。如果将残留气体从8%减半至4%，即使压缩比提高3，压缩上止点温度仍相同。
大幅减少残留气体的方法之一是采用4-2-1 排气系统。如果排气路线短，气缸的排气阀打开后，产生的高压排气压力波会结束排气行程，到达准备进行吸气行程另一气缸。因此，已经被排出的气体又被压回燃烧室内，增大了高温残留排气量。排气管较短时，高压波会在短时间内到达其他缸，不良影响会从低转速持续到高转速。
4-2-1 排气系统的最大问题是由于距触媒的距离较长，排气温度下降后，无法早期激活触媒。通过延迟点火时机能够提高排气温度，但如果延迟过多，燃烧会变得不够稳定。SKYACTIV-G实现了稳定的燃烧，即使启动后大幅延迟点火时机，发动机仍可稳定工作。
为避免爆震，采取了各种方法缩短燃烧时间。如果能够缩短燃烧时间，未燃混合气暴露在高温状态的时间也会缩短，可在发生爆震前完成正常燃烧。具体措施是加强空气流动、提高喷射压力、通过多孔喷油器改善喷雾特性等，从而生成大幅改善的匀质、流动性强的混合气，同时采用设有空腔的活塞，使燃烧初期的火焰接触活塞，防止爆震的产生。
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