Der Verbrenner hat Zukunft: Testfahrt im Mazda Skyactiv-X Prototyp

Der Verbrenner ist nicht nur mittelfristig, sondern auch auf längere Sicht nicht wegzudenken. Das ergab unteranderem eine Studie der International Energy Agency (IEA). Wobei der Verbrenner künftig immer weiter elektrifiziert wird als Mild-, Voll- oder Plug-in Hybrid. CO2-Reduktion muss dabei auch schon von der Quelle an bedacht werden, nicht erst ab der Tankstelle. So zeigt Mazda sich zukunftsweisend in der Denkweise, vor allem durchdacht. Ein Beweisstück dafür ist etwa der neue Skyactiv-X Motor, mit dem wir zu einer ersten Testfahrt starten konnten.

Durchbruch bei der Entwicklung des Skyactiv-X erst durch SPCCI

Den Skyactiv-X Motor entwickelt Mazda schon seit fast einem Jahrzehnt. Der Durchbruch mittels „SPCCI“ kam aber erst vor rund zwei Jahren. Im Rahmen einer ersten Testfahrt mit den Skyactiv-X Prototypen konnten wir uns von der Technik als auch der Fahrbarkeit des neuen Chassis überzeugen. Das Mazda derzeit einen anderen Weg eingeschlagen hat als so ziemlich jeder Hersteller, bedeutet keineswegs, dass die Japaner andere Weltnachrichten verfolgen oder sich gegen Neues sträuben.

CO2-Reduktion schon von der Quelle nicht erst ab der Tankstelle

Es steck vielmehr dahinter. Denn Mazda sieht CO2-Reduktion nicht als kurzsichtiges Ziel. Für Mazda geht es bei der Erfüllung der CO2-Ziele nicht nur um das Auto auf der Straße, sondern auch darum wo die Materialen für den Bau und die späteren Treibstoffe herkommen. Denn nur ein von der Quelle an sauberes Auto, ist auch ein wirklich sauberes Auto. Somit ist ein großes und schweres E-Auto (etwa ein Mittelklasse-SUV) keineswegs sauberer, nur weil beim Fahren keine CO2-Emissionen entstehen. Die entstehen in Vielzahl bereits vorher, bei der Produktion, der Rohstoffgewinnung oder der Stromgewinnung. Somit ist der vermeintlich sauberere Stromer schnell wesentlich Umweltschädlicher als ein konventioneller Verbrenner.

„Betrachtet man die Energiebilanz eines Fahrzeuges ganzheitlich, also von der Quelle bis zum Rad („Well to Wheel“) inkl. der CO2-Emission bei der Stromerzeugung oder bezieht sogar den nötigen Energieeinsatz zur Produktion der Fahrzeuge und Batterien mit ein, wird schnell deutlich, dass gerade Elektroautos mit sehr großer Batteriekapazität gegenüber effizienten Verbrenner-Fahrzeugen erst nach sehr hohen Fahrleistungen eine bessere CO2-Bilanz aufweisen, unter Umständen sogar niemals besser sind.“ – Studie, durchgeführt von Ipsos MORI

Vorteile von Benziner und Diesel vereint

Der neue Skyactiv-X vereint dabei die Vorteile von Benziner und Diesel in einem. Die Kompressionszündung sorgt dafür, dass der Motor bei der Verbrennung eines mageren Luft-Benzin-Gemisch rund 30% mehr Drehmoment als ein Skyactiv-G abliefert und dabei gleichzeitig teilweise effizienter ist als der Skyactiv-D.

Der Skyactiv-X Motor im Detail

In Summe hat Mazda viele Stellschrauben gedreht, um den Motor dort hinzubekommen, wo er nun steht. Der erste Schritt war die Erzeugung eines mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch. Statt Lambda 1 (14,7:1) hat man die Luftmenge des stöchiometrische Gemisch erhöht. Bei Lambda 2 steigt so das spezifische Wärmeverhältnis, welches nicht nur das Verdichtungsverhältnis sondern auch den thermischen Wirkungsgrad beeinflusst. In Folge dessen sinkt die Gastemperatur, die Wärmeverluste werden verringert und durch die großen Luftmengen werden die Drosselverluste reduziert.

Um dem Grundproblem (instabile Verbrennung) einer solch mageren Mischung entgegen zu wirken, braucht es die Kompressionszündung. Bei der schon länger bekannten HCCI Zündung tritt das Problem auf, dass die Verbrennung nicht den gesamten Zylinderraum ausfüllt. Die Kompressionszündung hingegen (SPCCI) entzündet das gesamte, magere Gemisch gleichzeitig im gesamten Brennraum. Bei maximaler Kompression des Kraftstoff-Luft-Gemisch wird zusätzlich das Gemisch per schräg platzierter Zündkerze entzündet. Damit dies immer zum idealen Zeitpunkt gelingt, hat man bei Mazda pro Zylinder einen Sensor verbaut, welche nur die maximale Kompression misst und den Befehl an die Zündkerze gibt.

Kein Problem bei Wechsel zwischen Kompression- und Fremdzündung

Durch diese Arbeitsweise löst der Skyactiv-X auch ein bisheriges Problem. Er kann nahtlos zwischen Kompressions- und Fremdzündung wechseln. Denn letztere ist teilweise – im Test eher selten – im Vollastbereich notwendig. Um des Weiteren eine unkontrollierte Verbrennung zu vermeiden nutzt der Skyactiv-X eine getrennte Kraftstoffeinspritzung. Ein Teil wird während des Luftansaugens, ein anderer während der Verdichtung eingespritzt. Der erste Teil ist notwendig für die magere Mischung, der zweite um das Gemisch im Bereich der Zündkerze etwas fetter zu gestalten. Wie sich das auf der Straße auswirkt, könnt ihr auch in unserem dazu passenden Video-Fahrbericht verfolgen.

Video-Fahrbericht Mazda Skyactiv-X Prototyp

Fahreindruck des Mazda Skyactiv-X Prototyp

Der (neue) Sitz nimmt direkt jedwede Befremdlichkeit weg. Schon auf den ersten Metern fühlt man sich heimisch, als ob man in den letzten drei Jahren nie einen anderen Wagen gefahren hätte. Quasi unbemerkt gliedert sich der neue Sitz in den Prototyp ein und macht die Fahrt angenehmer. Nicht das der „alte“ Mazda3 da ein Defizit hätte, aber es geht immer eben immer ein My besser. Die Umstellung vom alten auf den neuen Motor würde in dieser Hinsicht auch nicht auffallen, wäre da nicht ein Tablet platziert, wo sonst das Infotainment sitzt.

Dieses zeigt in drei Stufen an, welche Verbrennung gerade vorherrscht. Die ideale – Sweet Spot – Verbrennung mit drei aktivierten Leuchten ist dabei wesentlich öfter erreicht als gedacht. Die Kompressionszündung und damit schon ein wesentlicher Effizienz-Vorteil gegenüber dem noch aktuellen Skyactiv-G ist quasi dauerhaft aktiv. Nur in sehr, sehr seltenen Moment ist die Verbrennung nur per Zündkerze aktiv. Der Übergang: nicht spürbar.

Der Verbrenner hat Zukunft – zumindest bei Mazda

Die gesamte Testfahrt – leider kurz – gab schon einen guten ersten Eindruck auf den kommenden Mazda3. Dabei wird er komfortabler, im Innenraum leiser, vom Antrieb her gleichzeitig stärker und sparsamer vor allem aber sauberer. Und in der Spitze verliert er keinesfalls die Präzision und Agilität des noch aktuellen Modell, denn auf schnelle Lenkbefehle reagiert er noch immer so direkt, wie der jetzige.

Text: Fabian Meßner
Fotos: Mazda

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