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Mobilität

Vorzüge von Diesel und Benziner kombiniert

Mazda fährt den Diesotto auf

Mehr als 130 Jahre nach seiner Erfindung scheint der Ottomotor noch für Überraschungen gut. Mazda bringt ein Brennverfahren zur Serienreife, das den Benziner so sparsam wie einen Dieselmotor machen soll.

Mazda
Von Michael Specht
Freitag, 27.04.2018   04:43 Uhr

Durch den Dieselskandal sind Motoreningenieure zuletzt in Verruf geraten. Mit Betrugssoftware wurden Abgaswerte auf dem Prüfstand erzielt, die in der Realität nicht eingehalten werden konnten. Doch es wäre unfair, allen Ingenieuren dieser Zunft unlautere Methoden zu unterstellen. Im besten Falle sind sie ambitionierte Tüftler.

Seit Jahrzehnten gehen besonders die Motoreningenieure bei Mazda Sonderwege. Als einziger Autohersteller beschäftigt sich die japanische Firma noch mit dem Wankelmotor. Dem allgemeinen "Downsizing"-Trend bei den Benzinern in Kombination mit Turboaufladung konterte Mazda mit hochverdichtenden Saugmotoren. Umgekehrt lief die Sache beim Diesel.

Während andere Hersteller ihre Selbstzünder nur mit aufwendiger Abgasnachbehandlung sauber bekamen - oder mitunter eben Schummelsoftware einsetzten -, brachten die Japaner ein Dieselaggregat auf den Markt, das sogar ohne Stickoxid-Speicherkat die strenge Euro-6-Abgashürde schaffte. Den Entwicklern gelang dies unter anderem mit der weltweit geringsten Verdichtung eines Serien-Dieselmotors überhaupt. Positiver Zusatzeffekt: ein weicher und leiserer Lauf.

Die erzielten Ergebnisse waren nicht wirklich serientauglich

Jetzt will Mazda erneut die Welt der Kolben und Kurbelwellen ins Rotieren bringen, mal wieder bei einem Benziner. Etwa ein Jahr vor Serieneinführung befindet sich der sogenannte SkyActiv X. Hinter dem X steckt das Marketing-Wort "Crossover". Der Motor soll eine Kreuzung aus den jeweiligen Vorzügen eines Diesel- und eines Benzinmotors sein. Heißt: Benzin tanken und so wenig wie ein Diesel verbrauchen. Doch das ist einfacher gesagt als getan. Schon Mercedes und Volkswagen haben sich vor über zehn Jahren hieran die Zähne ausgebissen. Bei den Stuttgartern hieß das Projekt "Diesotto". Die Wolfsburger nannten es HCCI, was für Homogeneous Charge Compression Ignition stand. Beide Projekte verschwanden wieder in den Schubladen. Die erzielten Ergebnisse waren nicht wirklich serientauglich, hielten den komplexen Bedingungen im Alltag nicht stand.

Das Beste aus zwei Welten ließ sich eben doch nicht so leicht zusammenbringen. Diesel zündet unter hoher Kompression von allein, Benzin zwar auch, aber nur unter ganz speziellen Bedingungen und meist sehr unkontrolliert. Allgemein ist dieses Phänomen der Eigenzündungen als "Klingeln" oder "Klopfen" bekannt, eine Vorstufe für den Tod eines jeden Benzinmotors. All dies wissen natürlich auch die Ingenieure bei Mazda - und ließen sich für eine kontrollierte Kompressionszündung einen prinzipiell recht einfachen Trick einfallen.

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Mazda SkyActiv X: Das Beste aus zwei Welten

In Mazdas X-Motor wird im Ansaugtakt mit der ersten, sehr frühen Einspritzung ein mageres Gemisch erzeugt. Es hat so relativ viel Zeit, sich gleichmäßig im Brennraum zu verteilen, also einen homogenen Zustand zu erreichen, ist aber gleichwohl mager genug, um nicht selbst zu entflammen. Mit dem nach oben gehenden Kolben verdichtet sich das Magergemisch auf extreme 16:1 (gewöhnlich laufen Ottomotoren mit maximal 12:1). Kurz vor OT (oberer Totpunkt des Kolbens) wird nun mit einer zweiten Einspritzung deutlich mehr Benzin in den verbleibenden Brennraum gedrückt und ein Teil davon so geschickt an den Bereich der Zündkerze gebracht, dass dort ein fettes Gemisch entsteht und gezündet werden kann. Dieses Minifeuer löst nun einen plötzlichen Druckanstieg aus, der den gesamten Rest der Benzin-Luft-Mischung zur Selbstzündung bringt.

190 PS Leistung und 230 Newtonmeter Drehmoment

Der X-Motor ist also kein reiner Selbstzünder wie ein Dieselmotor, sondern eher ein spezieller Magermotor, der wie ein Diesel mit hohem Luftüberschuss und fast ständig offener Drosselklappe läuft. "Nur durch die Einbindung der Zündkerze gelang uns die Kombination von homogener Gemischbildung, Mager-Mix und kontrolliertem Verbrennungsablauf", sagt Heiko Strietzel, Leiter Powertrain bei Mazda Motor Europe.

So weit war der Diesotto von Mercedes zwar auch, allerdings arbeitete der Motor lediglich in einem sehr schmalen Lastenfenster zufriedenstellend. Wurde leicht beschleunigt, schaltete das System augenblicklich auf "konventionelle Verbrennung" um. Der eigentliche Spareffekt war dahin. Mazda gibt zu, auch ein wenig von der "späten Geburt" zu profitieren. "Die kontinuierliche Druckmessung in den Zylindern war damals nicht in dieser Präzision möglich. Ebenso fehlte es an Rechnerkapazität", sagt Christian Schultze, Direktor des Mazda-Entwicklungszentrums in Oberursel, "wir verwenden hier ein Hochleistungssteuerungsgerät."

Mazda

Mazda SkyActiv X - Versuchsfahrzeug

Auf einer Testfahrt in einem umgebauten Mazda3 legte der zwei Liter große SkyActiv-X-Motor bereits gute Manieren an den Tag. Übergänge vom einen zum anderen Betriebszustand sind nicht zu spüren. Er fährt wie ein gewöhnlicher Benziner, soll dabei aber aufgrund seines deutlich gestiegenen Wirkungsgrades (niedrigere Verbrennungstemperatur, geringere Wärmeverluste) bis zu 30 Prozent weniger verbrauchen und so auf das Niveau effizienter Dieselmotoren kommen. Zahlen für den Vierzylinder nennt Mazda noch keine, lediglich Leistung und Drehmoment: 190 PS und 230 Newtonmeter. Im Vergleich zum derzeit angebotenen Zweiliter (165 PS und 210 Nm) wäre dies ein Anstieg um 15, beziehungsweise zehn Prozent.

Der oft happige Aufpreis für den Dieselmotor soll entfallen

Obwohl Mazda seinen X-Motor nicht als Ersatz für den Diesel sehen will - man bleibt auch dem Selbstzünder weiterhin treu - für den dieselgeplagten und verunsicherten Autofahrer könnte der Mager-Motor dennoch eine attraktive Alternative sein. Er wiegt weniger, was sich positiv aufs Fahrverhalten auswirkt. Der Verbrauch ist ähnlich niedrig und die Geräuschentwicklung niedriger. Zudem entfällt der oft happige Aufpreis für den Dieselmotor.

Bleibt zu hoffen, dass Mazdas Entwickler bis zum Serienstart im Kompaktmodell Mazda3 im Frühjahr 2019 auch die Abgasreinigung im Griff haben. Denn durch die extrem magere Verbrennung (Lambda 2 und höher) im X-Motor kann der konventionelle Dreiwege-Katalysator nicht eingesetzt werden. Für die Beseitigung der Stickoxide (NOx), auch wenn sie in diesem Mager-Motor aufgrund der niedrigeren Verbrennungstemperatur in weitaus geringerer Menge anfallen als in einem normalen Benziner, muss man sich eine andere Lösung einfallen lassen. Aber Ingenieure sind ja Tüftler.

insgesamt 65 Beiträge
schlauchschelle 27.04.2018
1. Mazda war in der Tat schon länger
bekannt für Sonderwege, was ich begrüße. Me2-Philosophie haben wir zuhauf, leider. Nur frage ich mich hier, ob Mazda mit diesem Motorprinzip nicht auch in Richtung Sackgasse geht: Die Nachteile beider Motoren haben die auch, [...]
bekannt für Sonderwege, was ich begrüße. Me2-Philosophie haben wir zuhauf, leider. Nur frage ich mich hier, ob Mazda mit diesem Motorprinzip nicht auch in Richtung Sackgasse geht: Die Nachteile beider Motoren haben die auch, abbrennende und verkokende Zündkerzen, besonders im Teillast- und Kurzstreckenbetrieb, dazu verschleißende Injektoren. Obendrauf noch jede Menge Elektronik, Sensorik, Hochleistungssteuergeräte, alles anfällige Komponenten, die bei der Instandsetzung mal so richtig ins Geld gehen dürften, was bedeutet: Ist der Wagen älter als 5-6 Jahre oder hat mehr als 180tKm lohnt sich eine Reparatur nicht mehr. Ich bin nach wie vor der Meinung: Ein ordentlich konstruierter Ottomotor, bei dem nicht bis auf den Zehntelcent runtergespart wird, dazu eine ausgeklügelte Ansaugung (RAM), von mir aus mit leichter Turbo- oder Verdichterunterstüzung, dazu Abgasnachbehandlung per KAT, bringt's ebenso und muss nicht zwangsweise ein lahmer Säufer sein...
gorontalo 27.04.2018
2. Wie denn jetzt?
„die Ingenieure bei Mazda ließen sich einen prinzipiell recht einfachen Trick einfallen“ zwei Absätze später: „So weit war der Diesotto von Mercedes auch“. Wer hatte denn nun die entscheidende Idee? Gibt es Patente?
„die Ingenieure bei Mazda ließen sich einen prinzipiell recht einfachen Trick einfallen“ zwei Absätze später: „So weit war der Diesotto von Mercedes auch“. Wer hatte denn nun die entscheidende Idee? Gibt es Patente?
klimperhannes 27.04.2018
3. Und wieder wird Öl verbrannt.
Und wieder werden sich die Ingenieure was einfallen lassen gegen die Abgase. Haha. Ich bin immer mehr davon überzeugt, dass alle Klimaschutzziele erst erreicht werden, wenn die Menschheit die vorhandenen fossilen Brennstoffe [...]
Und wieder werden sich die Ingenieure was einfallen lassen gegen die Abgase. Haha. Ich bin immer mehr davon überzeugt, dass alle Klimaschutzziele erst erreicht werden, wenn die Menschheit die vorhandenen fossilen Brennstoffe komplett verheizt haben wird. Ob das mit sparsamer Technik 10 Jahre länger dauern wird, spielt eigentlich keine Rolle. Nur brauchen wir dann keine Klimaschutzziele mehr.
quark2@mailinator.com 27.04.2018
4.
Schön schön ... und nun brauchen wir noch einen Weg, das regenerativ zu machen. Allerdings wär es mir lieber gewesen, wenn sie den Motor bei gleicher Leistung mit geringerem Verbrauch gebaut hätten, statt mit gleichem [...]
Schön schön ... und nun brauchen wir noch einen Weg, das regenerativ zu machen. Allerdings wär es mir lieber gewesen, wenn sie den Motor bei gleicher Leistung mit geringerem Verbrauch gebaut hätten, statt mit gleichem Verbrauch und höherer Leistung. Letzte Frage: Wieviel Drehmoment hat er bei niedriger Drehzahl ? Ich mag es nicht, wenn es erst bei 4500/s anfängt zu ziehen :-) ...
Leser161 27.04.2018
5. Nachteil künstlicher Schutz
Jetzt tritt der Nachteil des künstlichen Schutzes zu Tage den wir in Deutschland praktiziert haben. Während in Deutschland durch Wegsehen der Behörden einfach Umgehungssoftware entwickelt wurde, entwickeln die Japaner echte [...]
Jetzt tritt der Nachteil des künstlichen Schutzes zu Tage den wir in Deutschland praktiziert haben. Während in Deutschland durch Wegsehen der Behörden einfach Umgehungssoftware entwickelt wurde, entwickeln die Japaner echte Innovationen (z.B. auch Nissan mit der variablen Verdichtung). Ich bin mir sicher das der vielbeschworene deutsche Ingeneur das auch könnte und auch wollte, wenn man ihn nicht zum Entwickeln von Schummellösungen verdonnern würde.

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