Die Automobilindustrie befindet sich mitten im Wandel. Während zahlreiche Hersteller auf Elektromotoren und Plug-in-Versionen setzen, geht Mazda einen völlig anderen Weg und bringt mit dem neuen Skyactiv-X-Motor eine einzigartige Mischung aus Benziner und Diesel auf den Markt. Der Weg zu einer serienreifen Mischung aus Benziner und Diesel war lang und auch andere Hersteller, wie beispielsweise VW, Opel und Mercedes, experimentierten mit dieser Motorentechnik. Während die Entwicklung dort jedoch ins Stocken geriet, bringt Mazda mit dem Mazda 3 nach zahlreichen Prototypen, endlosen Labortests und tausenden Testkilometern nun das erste Serienfahrzeug mit der neuen Technik auf den Markt. Doch wie genau funktioniert die neue Skyactiv-X-Technik, wie unterscheidet sie sich von konventionellen Motoren und welche Vorteile bringt diese Form der Motorisierung mit sich? Diese und viele weitere Fragen klären wir für Sie in diesem Beitrag.
Skyactiv-X – Der weltweit erste Benziner mit den Eigenschaften eines Diesels
Beim neuen 2,0-Liter Vierzylinder Skyactiv-X-Motor von Mazda handelt es sich um den weltweit ersten Serien-Benzin-Motor, der die Vorteile der von Dieselmotoren bekannten Kompressionszündung nutzt. Der Motor arbeitet mit einem mageren homogenen Kraftstoff-Luft-Gemisch, das zwei- bis dreimal magerer als bei bekannten Motoren ist. Der deutlich geringere Kraftstoffanteil in der Luft hat jedoch den Nachteil, dass das Gemisch mittels konventioneller Zündung per Zündkerze zwar entzündet, jedoch nicht vollständig verbrannt werden kann. Da Mazda mit dem Ziel, den Kraftstoffverbrauch zu senken, aber bereits bei den Skyactiv-G-Benzinmotoren mit einem sehr hohen Verdichtungsverhältnis arbeitet, kam schnell die Idee auf, das Verdichtungsverhältnis noch weiter zu erhöhen und das Kraftstoff-Luft-Gemisch wie bei Dieselmotoren durch Kompression zu zünden. Dank der einzigartigen SPCCI-Technik wird diese Methode nun erstmals in Serie verbaut.
Mazdas einzigartiges SPCCI-Verfahren
Wie eingangs erwähnt, haben auch andere Hersteller versucht, das Konzept der Kompressionszündung eines homogenen mageren Gemisches (Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI)) zu realisieren. Dabei war aber niemand in der Lage, einen zuverlässigen Wechsel zwischen Fremd- und Kompressionszündung zu realisieren – BIS JETZT! Dank seiner einzigartigen Spark Controlled Compression Ignition (SPCCI) kann Mazda diesen nahtlosen Wechsel erstmals gewährleisten. Hierfür wird eine spezielle Kraftstoffeinspritzung genutzt, die zwei verschiedene Kraftstoff-Luft-Gemische innerhalb des Brennraumes erzeugt und so eine Kompressionszündung auslöst.
Hierfür wird im ersten Schritt ein homogen mageres Gemisch mit hohem Luftanteil für eine magere Verbrennung beim Ansaugen der Verbrennungsluft gebildet. Im Zuge des Verdichtungstaktes wird Kraftstoff separat zugespritzt. Dadurch entsteht in einem kleinen Bereich direkt an der Zündkerze ein fetteres Gemisch, das sich wegen des hohen Dichtungsverhältnisses von 16,3:1 kurz vor der Selbstzündung befindet. Die fettere Gemischwolke wird dann zum richtigen Zeitpunkt von einer Zündkerze entzündet, wodurch der Druck im Brennraum zusätzlich ansteigt. Dieser Druckanstieg hat zur Folge, dass sich das magere homogene Gemisch im gesamten Brennraum durch Kompressionszündung entzündet und schließlich verbrennt. Durch das extrem magere Kraftstoff-Luft-Gemisch, dessen Luftanteil deutlich höher ist als bei konventionellen Benzinmotoren, lässt sich der Kraftstoffverbrauch mittels SPCCI im Teillastbereich signifikant senken. Bei höherem Leistungsbedarf sowie beim Starten bei sehr niedrigen Außentemperaturen wechselt der Motor nahtlos in den normalen Verbrennungsbetrieb. Eine unkontrollierte Verbrennung wird durch die Steuerung mittels Zündkerze verhindert. So wird auch der nahtlose Übergang zwischen Kompressions- und Fremdzündung gewährleistet. Im Vergleich zum HCCI-Verfahren kann SPCCI außerdem in deutlich größeren Betriebsbereichen genutzt werden. So läuft der Skyactiv-X zu über 80 Prozent in einem äußerst effizienten Bereich und weist im Vergleich zum Skyactiv-G-Benzinmotor einen um 20 Prozent geringeren Kraftstoffverbrauch auf. Das Drehmoment ist dabei je nach Drehzahlbereich 10 bis 30 Prozent höher. Vor allem im Niedriglastbereich verfügt der Motor über deutlich umweltschonendere CO2- und NOx-Werte. Damit stellt der Skyactiv-X die konventionelle Überzeugung, dass Benziner im Stadtverkehr unwirtschaftlich sind, in Frage. Darüber hinaus entstehen durch die verhältnismäßig niedrige Verbrennungstemperatur weniger Stickoxide (NOx) als bei herkömmlichen Dieselmotoren. Diese NOx-Rohemissionen werden zudem durch eine spezielle Abgasrückführung noch weiter abgesenkt. Andere Schadstoffe wie Kohlenmonoxid oder unverbrannte Kohlenwasserstoffe werden durch einen Katalysator in unschädliche Verbindungen umgewandelt.
Ziele der SPCCI-Technik
Mazdas Technologiestrategie „Nachhaltiges Zoom-Zoom 2030“ beinhaltet unter anderem eine deutliche Reduktion der CO2-Emissionen. Das bedeutet, dass Mazda den unternehmensweiten CO2-Ausstoß bis 2030 im Vergleich zum Jahr 2010 um 50 Prozent senken will. Da zwei Drittel der globalen Stromproduktion derzeit auf der Nutzung fossiler Brennstoffe basiert, hält es Mazda für irreführend, Elektrofahrzeugen keine CO2-Emissionen zu attestieren. Berücksichtigt man nämlich die „Well-to-Wheel“-Bilanz, können die durchschnittlichen Emissionen von Elektroautos abhängig vom zugrundeliegenden Energiemix denen herkömmliche PKW nämlich sehr nahekommen. Aus diesem Grund konzentriert sich Mazda zur Senkung der realen Emissionen auf die Optimierung des Verbrennungsmotors. Auf dem Weg zum perfekten Benzinmotor stellt der Skyactiv-X mit seinem SPCCI-Verfahren den neuesten Schritt des japanischen Autoherstellers dar. Der bahnbrechende Motor vereint die in der folgenden Abbildung dargestellten Vorteile von Benzin- und Dieselmotoren und bietet damit das Beste aus beiden Welten.
Skyactiv-X im Mazda 3
Der Skyactiv-X entwickelt eine maximale Leistung von 137 kW/186 PS bei 6.000/min und ein maximales Drehmoment von 240 Nm bei 3.000/min, wodurch dynamische Fahrleistungen garantiert sind. So beschleunigt der Mazda 3 mit Skyactiv-X-Motor in 8,1 Sekunden von 0 auf 100 km/h und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 216 km/h (Mazda 3 mit Frontantrieb und Sechsgang-Schaltgetriebe). Der CO2-Ausstoß beläuft sich auf 106 g/km bei einem Kraftstoffverbrauch von 4,7 l/100 km. Im neuen Mazda 3 erfüllt der Skyactiv-X die aktuell anspruchsvollste Abgasnorm Euro 6d. Sie beinhaltet unter anderem auch eine Schadstoffemissionsmessung im Realbetrieb (RDE).
Skyactiv-X im Mazda CX-30
Seit Juni 2019 ist die revolutionäre Skyactiv-X Motorentechnologie im Mazda 3 bestellbar. Auch im neuen CX-30 wird diese Motorentechnologie bald verfügbar sein. Wie sich der Skyactiv-X im neuen CX-30 anfühlt, erfahren Sie hier:
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Die Vorteile des Skyactiv-X im Überblick
Damit Sie genau abwägen können, welche Motorisierungsvariante Ihren Ansprüchen am ehesten gerecht wird, haben wir noch einmal alle Vorteile des neuen Skyactiv-X übersichtlich für Sie zusammengefasst.
Höhere Leistung & verbessertes Ansprechverhalten
Der 2,0-Liter große Vierzylinder liefert über den gesamten Drehzahlbereich mehr Drehmoment als der aktuelle 2,0-Liter Skyactiv-G. Da die Drosselklappe überwiegend geöffnet ist, bietet der Motor ein hervorragendes Ansprechverhalten sowie für Dieselmotoren typische niedrige Drosselverluste. Auf der anderen Seite dreht er so gleichmäßig und leicht bis in hohe Drehzahlbereiche wie klassische Benziner.
Geringerer Kraftstoffverbrauch
Vor allem im Niedriglastbereich kann der Skyactiv-X bezüglich des Kraftstoffverbrauchs merkliche Verbesserungen vorzeigen. Seine Technik sorgt dafür, dass in deutlich größeren Betriebsbereichen und Fahrszenarien ausgezeichnete Verbrauchswerte erreicht werden. Das gilt vor allem auch für den Stadtverkehr und Langstreckenfahrten.
Weniger Emissionen
Durch die verhältnismäßig niedrige Verbrennungstemperatur entstehen deutlich weniger Stickoxide als bei der Kompressionszündung in herkömmlichen Dieselmotoren. Durch die spezielle Abgasrückführung werden diese Emissionen noch weiter reduziert. Schadstoffe wie Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe werden mittels Katalysator in unschädliche Verbindungen umgewandelt. Darüber hinaus filtert ein Partikelfilter die Abgase.
Kombination der Vorteile von Benzin- und Dieselmotoren
Der Skyactiv-X ist eine neue Art von Verbrennungsmotor, der die Vorteile von Benzin- und Dieselmotoren verbindet, um herausragende Umwelt- sowie ausgezeichnete Leistungs- und Beschleunigungseigenschaften zu erreichen. Die einzigartige Technologie markiert einen neuen Abschnitt im Bestreben nach dem perfekten Verbrennungsmotor.
Fazit
Mit dem neuen Skyactiv-X bringt Mazda eine einzigartige Mischung aus Diesel- und Benziner auf den Markt. Im Grunde handelt es sich um einen Benzinmotor, der die Vorteile der Kompressionszündung von Dieselmotoren nutzt. Die Folgen sind eine höhere Leistung sowie ein verbessertes Ansprechverhalten bei gleichzeitig geringerem Kraftstoffverbrauch und weniger umwelt- und gesundheitsschädlichen Emissionen. Dies gilt sowohl im Stadtverkehr als auch bei Langstreckenfahrten. Realisieren ließ sich diese neue revolutionäre Motorisierung dank des eigens von Mazda entwickelten SPCCI-Verfahrens, das einen zuverlässigen Wechsel von Fremd- und Kompressionszündung ermöglicht. So läuft der Motor zu über 80 Prozent in einem überaus effizienten Bereich und verbraucht 20 Prozent weniger Kraftstoff als der Skyactiv-G. Vor allem im Niedriglastbereich werden zudem deutlich weniger CO2 und NOx ausgestoßen. Dank dieser herausragenden Leistungs-, Beschleunigungs- und Umwelteigenschaften verbindet das SPCCI-Verfahren die Vorteile von Benzin- und Dieselmotoren und macht den Skyactiv-X damit zu einer attraktiven Alternative für Kunden, die Benziner bevorzugen, ohne auf die Effizienz von Dieselmotoren verzichten zu wollen.
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