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Sehr ungewöhnlich: Die neuen Motoren von Mazda, ein Benziner und ein Diesel, haben die gleiche Verdichtung. Von beiden verspricht der Hersteller whre Wunderdinge. Wir haben die Aggregate schon gefahren

Llucmajor (Mallorca), 7. Juni 2011 – Skyactiv ist Mazdas Label für besonders sparsame Techniken, wobei das Unternehmen in der Motorenentwicklung ganz eigene Wege geht. Das Unternehmen hat einen Dieselmotor und einen Benziner vorgestellt, die beide mit 14:1 verdichtet sind, ein Wert, der gemeinhin für beide Motorenarten nicht zu gebrauchen ist. Er ist es doch und soll bei beiden neuen Motoren den Verbrauch senken und zum Teil für bessere Abgaswerte sorgen.

Benziner und Diesel mit Verdichtung 14:1

Konventionelle Benziner haben eine niedrige Kompression, meist zwischen 10:1 und 12:1, während bei Dieselmotoren eine hohe Verdichtung von etwa 16:1 bis 18:1 üblich ist. Sie ist dort eigentlich auch Voraussetzung, damit die Selbstzündung in der Kaltstartphase überhaupt in Gang kommt. Wir haben den 2,2-Liter-Diesel mit 175 PS und den Zweiliter-Benziner mit 165 PS in Prototypen fahren können.

Zunächst zum Diesel, bei dem die geringe Verdichtung mehrere Vorteile bieten soll: Die niedrige Verdichtung erlaubt es, den Kraftstoff früher einzuspritzen. Die Entzündung erfolgt infolgedessen langsamer, das Gemisch verbrennt homogener und kühler. Daraus ergeben sich geringere NOx- und Rußemissionen, Mazda kann deswegen auch auf eine NOx-Nachbehandlung verzichten und erreicht dennoch Euro-6-konforme Abgaswerte. Außerdem führt der längere Verbrennungsverlauf zu einem höheren Expansionsverhältnis – dadurch sei die tatsächliche Arbeitsleistung höher, was laut Mazda die Hauptursache für den geringen Verbrauch ist.

Bleibt die Frage, wie der niedrig verdichtete Diesel beim Kaltstart zum Laufen zu bringen ist. Mazda löst dies durch spezielle Glühkerzen und eine variable Steuerung des Ventilhubs auf der Auslassseite. Die Auslassventile können so im Ansaugtakt leicht geöffnet werden, um heißes Abgas zurück in den Zylinder zu saugen – das erhöht die Temperatur beim Warmlaufen.

Der Skyactiv-Diesel hat zwei Turbolader. Damit bringt es die gefahrene 175-PS-Version auf maximal 420 Nm Drehmoment. In einem Prototypen auf Basis des aktuellen Mazda 6 fährt sich der Motor angenehm, aber nicht sportlich. Die Kraft entwickelt sich gleichmäßig, bei niedrigen Touren ist jedoch wenig geboten. Der 170 PS starke Mercedes C 220 CDI bietet seine 400 Nm schon ab 1400 U/min an. Dagegen stellt Mazda die Maximalkraft erst bei 2000 U/min bereit, bei 1400 Touren gibt es nur etwa 330 Nm. Bei hohen Drehzahlen aber hat der Mazda-Diesel Mumm und lässt sich laut Drehzahlmesser bis 5700 U/min hochjubeln – bei den meisten Selbstzündern ist schon bei etwa 4500 Touren Feierabend.

Benziner: Maßnahmen gegen das Klopfen

Während Mazda beim Skyactiv-D die Verdichtung senkt, wird beim Benziner namens Skyactiv-G – G für Gasoline – die Kompression auf erhöht – ebenfalls auf 14:1, eigentlich ein Wert, der beim Benziner zum Klopfen führt, also einer ungewollten Selbstentzündung. Eine Möglichkeit, dies zu umgehen, besteht darin, Restgas im Zylinder zu vermeiden, also das Abgas, das nach der Verbrennung im Zylinder bleibt. Ein hoher Anteil von kühler Frischluft erlaubt eine höhere Verdichtung. Mazda bewerkstelligt das mit einem 4-2-1-Krümmer. Er vereinigt zuerst die Abgase von zwei Zylindern und führt sie erst ein Stück weiter hinten zusammen als bei den üblichen 4-1-Krümmern. Die langen Rohre verhindern das Zurückfluten des Abgases. Allerdings sind die Abgase am Ende des Bauteils bereits etwas abgekühlt, so dass der Katalysator seine Betriebstemperatur erst später erreicht. Dies wird mit einem nach hinten verlegten Zündzeitpunkt kompensiert. Damit aber trotz des späten Zündzeitpunkts eine stabile Verbrennung ermöglicht wird, erhält der Kolbenboden eine Mulde, die ein ungehindertes Ausbreiten der Zündflamme erlaubt.

Eine weitere Maßnahme gegen das Klopfen ist eine Beschleunigung der Verbrennung. Je schneller sie abläuft, desto kürzer ist das Gemisch hohen Temperaturen ausgesetzt. Diese Beschleunigung wird außer durch die erwähnte Mulde im Kolbenboden auch durch einen erhöhten Einspritzdruck und Mehrloch-Kraftstoffinjektoren erreicht. Zudem setzt Mazda das Scavenging-Verfahren ein. Dabei wird mithilfe der variablen Ein- und Auslasssteuerung dafür gesorgt, dass der Zylinder mit Frischluft durchspült wird. Weil der Motor eine Direkteinspritzung hat, ist dies problemlos machbar und führt zu geringeren Pumpverlusten.

In der Praxis fährt sich der Mazda-6-Prototyp mit dem 165 PS starken Zweiliter-Benziner nicht übermäßig flott. Ein VW Passat 1.8 TSI fühlt sich wegen des Turboladers schwungvoller an. Auf eine Aufladung verzichtet Mazda aber aus Kostengründen. Für einen Sauger beschleunigt das Auto nicht schlecht – schon bei 2000 U/min geht es sachte vorwärts. Die Zweiliter-Version des Skyactiv-G-Motors wird kein Einzelstück bleiben. Geplant ist eine Palette von vier Vierzylinderaggregaten: 1.3, 1.5, 2.0 und 2.5. Wann diese Motoren auf den Markt kommen, sagt Mazda noch nicht. Und wie lange wird es dauern, bis Diesel und Benziner zum "idealen Verbrennungsmotor" verschmelzen? Mazda-Chefingenieur Kiyoshi Fujiwara wagt eine Prognose: "In zehn Jahren könnte HCCI kommen."

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