In einer Zeit, in der praktisch die gesamte Branche entschlossen zu sein scheint, den Verbrennungsmotor auf die Geschichtsbücher zu beschränken, geht Mazda… gegen den Strich! Gern.
Es ist nicht das erste Mal, dass Mazda dies getan hat, und das letzte Mal, dass es richtig war. Wird das gleiche noch einmal passieren? Das glauben die Japaner.
Die Entscheidung, weiterhin auf Verbrennungsmotoren zu setzen, wurde im vergangenen Jahr durch die neue Generation der SKYACTIV-X-Motoren bekannt gegeben. Und wir hatten die Gelegenheit, diese neue SKYACTIV-X-Engine live und in Farbe zu erleben, bevor sie 2019 offiziell auf den Markt kommt.
Deshalb besuchen Sie Reason Automotive jeden Tag, nicht wahr?
Bereit machen! Der Artikel wird lang und technisch sein. Wenn Sie das Ende erreichen, erhalten Sie eine Entschädigung…
Verbrennungsmotor? Und die elektrischen?
Die Zukunft ist elektrisch, und Mazda-Beamte stimmen dieser Aussage ebenfalls zu. Aber sie sind sich nicht einig über die Vorhersagen, die den Verbrennungsmotor als „tot“ bezeichnen … gestern!
Das Stichwort ist hier „Zukunft“. Bis das 100-prozentige Elektroauto das neue „Normal“ ist, wird der Übergang zur weltweiten Elektromobilität Jahrzehnte dauern. Darüber hinaus muss auch die Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen wachsen, damit das Versprechen von Null-Emissions-Emissionen von Elektroautos keine Heuchelei ist.
Dabei wird es am „alten“ Verbrennungsmotor liegen, kurz- und mittelfristig einer der Haupttreiber für die Reduzierung des CO2-Ausstoßes zu sein – er wird auch in den kommenden Jahrzehnten die am weitesten verbreitete Antriebsart sein. Und deshalb müssen wir es weiter verbessern. Mazda hat es sich zur Aufgabe gemacht, dem Verbrennungsmotor so viel Effizienz wie möglich zu entlocken, um weniger Emissionen zu erzielen.
„Dem Prinzip der richtigen Lösung zur richtigen Zeit verpflichtet“, wie Mazda es ausdrückt, treibt die Marke an, ständig nach der besten Lösung zu suchen – nicht die, die auf dem Papier am besten aussieht, sondern die in der Realität funktioniert . In diesem Zusammenhang entsteht der SKYACTIV-X, sein innovativer und sogar revolutionärer Verbrennungsmotor.
Warum revolutionär?
Ganz einfach, weil der SKYACTIV-X der erste kompressionszündfähige Benzinmotor ist – genau wie Dieselmotoren… na ja, fast wie Dieselmotoren, aber los geht's.
Kompressionszündung – das heißt, das Luft-Kraftstoff-Gemisch bedeutet sofort, ohne Zündkerze, wenn es durch den Kolben komprimiert wird – bei Benzinmotoren war einer der „heiligen Gral“, den Ingenieure verfolgten. Dies liegt daran, dass eine Kompressionszündung wünschenswerter ist: Es ist viel schneller und verbrennt sofort den gesamten Kraftstoff in der Brennkammer, sodass Sie mit der gleichen Energiemenge mehr Arbeit erledigen können, was zu mehr Effizienz führt.
Die schnellere Verbrennung ermöglicht auch ein magereres Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum, das heißt, eine Luftmenge, die viel größer ist als die von Kraftstoff. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Verbrennung erfolgt bei niedrigeren Temperaturen, wodurch weniger NOx (Stickoxide) entstehen und beim Warmlaufen des Motors weniger Energie verschwendet wird.
Die Probleme
Die Kompressionszündung in Benzin ist jedoch nicht einfach – nicht dass sie in den letzten Jahrzehnten nicht von anderen Herstellern ausprobiert wurde, aber keiner hat eine praktikable Lösung gefunden, die kommerzialisiert werden könnte.Homogene Compression Ignition Charging (HCCI), das zugrundeliegende Konzept der Kompressionszündung, wurde bisher nur bei niedrigen Drehzahlen und geringer Last erreicht, so dass aus praktischen Gründen weiterhin eine Funkenzündung (Zündkerze) erforderlich ist . Das andere große Problem ist Kontrolle bei Kompressionszündung.
Die Herausforderung besteht daher darin, harmonisch zwischen den beiden Zündarten wechseln zu können, was Mazda dazu zwang, die verschiedenen Faktoren zu verbessern und zu kontrollieren, die eine Kompressionszündung mit Benzin und magerem Gemisch ermöglichen.
Die Lösung
Der „Heureka“-Moment – oder ist es der Moment, in dem es gezündet hat? ba dum tss… — was es möglich machte, diese Probleme zu lösen, geschah, als die Mazda-Ingenieure die konventionelle Idee in Frage stellten, dass eine Verbrennung durch Kompression keine Zündkerzen erfordert: „Wenn der Übergang zwischen verschiedenen Verbrennungsmodi schwierig ist, ist es zuallererst Müssen wir diesen Übergang wirklich vollziehen?“ Hierin liegt die Grundlage des SPCCI-Systems – SPark-kontrollierte Kompressionszündung.
Mit anderen Worten, sogar für die Verbrennung durch Kompression verwendet Mazda Zündkerzen, die einen reibungslosen Übergang zwischen der Verbrennung durch Kompression und der Funkenverbrennung ermöglichen. Aber wenn Sie eine Zündkerze verwenden, kann man sie trotzdem Kompressionsverbrennung nennen?
Na sicher! Denn die Zündkerze dient vor allem als Kontrollmechanismus bei der Verbrennung durch Kompression. Mit anderen Worten, das Schöne an SPCCI ist, dass es die Verbrennungsmethodik eines Dieselmotors mit der Timing-Methodik eines Benzinmotors mit Zündkerze verwendet. Können wir in die Hände klatschen? Wir können!
Das Ziel
Der Motor wurde so konstruiert, dass die erforderlichen Temperatur- und Druckbedingungen im Brennraum geschaffen werden, bis das Luft-Kraftstoff-Gemisch sehr mager ist, 37:1, etwa 2,5-mal mehr als bei einem herkömmlichen Benzinmotor — am oberen Totpunkt kurz vor der Zündung bleiben. Aber es ist der Funke von der Zündkerze, der den Vorgang in Gang setzt.
Dies bedeutet ein kleines, fetteres Luft-Kraftstoff-Gemisch (29:1), das zu einem späteren Zeitpunkt eingespritzt wird, wodurch ein Feuerball entsteht. Dadurch werden Druck und Temperatur im Brennraum weiter erhöht, so dass das magere Gemisch bereits kurz vor der Explosionsbereitschaft keinen Widerstand leistet und sich fast augenblicklich entzündet.
Diese Zündsteuerung ist mir peinlich. Mazda schafft das bei über 5000 U/min und ich kann anfangs nicht einmal den Grill anzünden…
Eine Lösung, die jetzt so naheliegend erscheint, die aber neue "Tricks" erforderte:
- Der Kraftstoff muss zu zwei verschiedenen Zeitpunkten eingespritzt werden, einmal für das magere Gemisch, das komprimiert wird, und das andere für das etwas fettere Gemisch, das von der Zündkerze gezündet wird.
- Das Kraftstoffeinspritzsystem muss einen sehr hohen Druck haben, um eine schnelle Verdampfung und Zerstäubung des Kraftstoffs zu ermöglichen, ihn sofort im Zylinder zu verteilen und die Verdichtungszeit zu minimieren
- alle Zylinder verfügen über einen Drucksensor, der die oben genannten Steuerungen ständig überwacht und Abweichungen von den beabsichtigten Auswirkungen in Echtzeit ausgleicht.
- Verwendung eines Kompressors — ist der wesentliche Bestandteil, um die Kompression hoch zu halten, da SKYACTIV-X den Miller-Zyklus verwendet, der die Kompression senkt und die gewünschte magere Mischung ermöglicht. Das Mehr an Leistung und Drehmoment ist eine willkommene Konsequenz.
Hinterteil
Leistungen
Das SPCCI-System ermöglicht eine Erweiterung der Verbrennung durch Kompression über einen viel breiteren Bereich von Regimen, daher mehr Effizienz in mehr Nutzungsszenarien. Im Vergleich zum aktuellen SKYACTIV-G ist die Marke verspricht einen geringeren Verbrauch zwischen 20 und 30 % je nach Nutzung . Die Marke sagt, dass der SKYACTIV-X sogar den Kraftstoffverbrauch seines eigenen SKYACTIV-D-Dieselmotors erreichen und sogar übertreffen kann.
Der Kompressor ermöglicht einen höheren Ansaugdruck, wodurch eine bessere Motorleistung und ein besseres Ansprechverhalten gewährleistet werden. Die höhere Effizienz in einem breiteren Drehzahlbereich ermöglicht es Ihnen auch, bei höheren Drehzahlen zu fahren, wo mehr Leistung zur Verfügung steht und der Motor hervorragend anspricht.
Trotz der Komplexität des Vorgangs hat die ständige Verwendung der Kerze interessanterweise ein einfacheres Design ermöglicht – keine variable Verteilung oder variable Kompressionsrate erforderlich – und besser, dieser Motor läuft mit 95er Benzin , da weniger Oktan besser für die Kompressionszündung ist.
Endlich hinter dem Steuer
Der Text ist schon sehr lang, aber es ist notwendig. Es ist wichtig zu verstehen, warum dieser Motor so viel „Summen“ macht – es ist wirklich ein bemerkenswerter Fortschritt, wenn es um Verbrennungsmotoren geht. Wir müssen bis 2019 warten, um alle Behauptungen von Mazda zu überprüfen, aber wenn man bedenkt, was mit SKYACTIV-G versprochen und demonstriert wurde, sind die Erwartungen an SKYACTIV-X hoch, alles zu halten, was es verspricht.
Zum Glück hatten wir bereits die Gelegenheit zu einem frühen Test. Ein dynamischer Kontakt mit mit SKYACTIV-X ausgestatteten Prototypen, versteckt unter der bekannten Mazda3-Karosserie, war vorgesehen, obwohl dies wenig oder nichts mit dem bekannten Mazda3 zu tun hatte – auch die Basisarchitektur unter der Karosserie ist jetzt die zweite Generation.
SKYACTIV steht auch für neue Plattform-/Struktur-/Aufbaulösungen. Diese neue Generation verspricht eine höhere Torsionssteifigkeit, weniger Geräusche, Vibrationen und Härte (NVH - Noise, Vibration and Harshness) und es wurden sogar neue Sitze entwickelt, die eine natürlichere Körperhaltung versprechen, die mehr Komfort ermöglicht.
Wir fuhren zwei Versionen der Prototypen – eine mit Schaltgetriebe und die andere mit Automatikgetriebe, beide mit sechs Gängen – und konnten sogar den Unterschied mit dem aktuellen 165 PS starken Mazda3 2.0 mit Schaltgetriebe vergleichen, um die Unterschiede besser zu erkennen Unterschiede. Zum Glück war es das erste Auto, das ich fuhr, was mir erlaubte, den guten Motor/Box-Satz (Handbuch) zu überprüfen.
Der Unterschied zwischen SKYACTIV-X (Motor der Zukunft) und SKYACTIV-G (Motor von heute) könnte nicht deutlicher sein. Der neue Motor von Mazda ist unabhängig vom Drehzahlbereich viel energischer – das zusätzliche verfügbare Drehmoment ist ziemlich offensichtlich. Wie das „G“ ist das „X“ ein 2,0-Liter-Gerät, jedoch mit saftigeren Zahlen. Mazda strebt eine Leistung von rund 190 PS an – die sich auf der Straße bemerkbar machen.
Es überrascht durch seine Reaktionsfähigkeit, von den niedrigsten Regimen, aber das beste Kompliment, das Sie dem Motor machen können, ist, dass er, obwohl er eine Einheit in der Entwicklung ist, bereits mehr als viele Motoren auf dem Markt überzeugt.
Die Befürchtungen, dass die Selbstzündung wie bei einem Diesel einige der Eigenschaften dieses Motortyps mit sich bringen würde, wie beispielsweise größere Trägheit, kurze Reichweite oder gar Geräusch, waren völlig unbegründet. Wenn dies die Zukunft der Verbrennungsmotoren ist, komm schon!
Der Innenraum des Prototyps – eindeutig der Innenraum eines in Entwicklung befindlichen Autos – war mit einem Bildschirm mit drei nummerierten Kreisen über der Mittelkonsole ausgestattet. Diese gingen an oder aus, je nach Art der Entzündung oder der aufgetretenen Mischung:
- 1 — Funkenzündung
- 2 — Kompressionszündung
- 3 — magereres Luft/Kraftstoff-Gemisch bei maximaler Effizienz
"Kleine" Motoren für Portugal?
Eine abweichende portugiesische Besteuerung wird diesen Motor zu einer marginalen Wahl machen. Das Fassungsvermögen von 2,0 Litern ist aus mehreren Gründen ideal, nicht zuletzt, weil es auf den meisten Weltmärkten ein gut akzeptiertes Fassungsvermögen ist. Die für den SKYACTIV-X verantwortlichen Ingenieure erwähnten, dass auch andere Hubräume möglich seien, es sei jedoch vorerst nicht geplant, Motoren mit einem Hubraum unter 2,0 Litern zu entwickeln.
Die Vielfalt der Situationen, in denen die Kompressionszündung auftrat – so ziemlich nur das Umschalten auf Funkenzündung, beim Erkunden höherer Motordrehzahlen oder wenn wir das Gaspedal herunterdrückten – war beeindruckend.
Der Modus 3 erforderte eindeutig ein kontrollierteres Fahren, insbesondere mit dem manuellen Getriebe, bei dem es sich als schwierig herausstellte – oder es fehlte dem rechten Fuß an Sensibilität –, um auf dem Bildschirm zu erscheinen. Der Geldautomat – für den nordamerikanischen Markt skaliert – war zwar weniger angenehm zu bedienen, erwies sich jedoch als viel einfacher, um Kreis Nummer 3 zu „beleuchten“.
Verbrauch? Wir wissen nicht!
Ich habe nachgefragt, aber niemand hat konkrete Zahlen genannt. Der Bordcomputer wurde „strategisch“ mit Klebeband beklebt, so dass wir uns vorerst nur auf die Aussagen der Marke verlassen können.Eine letzte Anmerkung zu den Prototypen, die bereits Teil der neuen Architektur waren – steifer und ermöglicht eine größere Innenveredelung. Es ist wichtig, nicht zu vergessen, dass es sich um Entwicklungsprototypen handelte, daher war es überraschend, dass diese raffinierter und schallisolierter waren als der aktuelle Mazda3 – die nächste Generation verspricht…
Neuer Mazda3 als erster SKYACTIV-X
Höchstwahrscheinlich wird der Mazda3 das erste Modell sein, das das innovative SKYACTIV-X erhält, sodass wir die Effizienzsteigerungen des Motors erst irgendwann im Jahr 2019 sehen werden.
In Bezug auf das Design sagte uns Kevin Rice, Leiter des europäischen Designzentrums von Mazda, dass das Gesamtbild des Kai Concept produzierbar ist, was bedeutet, dass es nicht weit von der endgültigen Version des zukünftigen Mazda3 entfernt ist – vergessen Sie seine Mega-Räder, Mini- Rückspiegel oder freiliegende Optik…
85-90% der Designlösungen von Kai Concept könnten in Produktion gehen.
Sie haben das Ende des Artikels erreicht… endlich!
Das Versprechen ist fällig, sagte Rui Veloso bereits. Hier also eine Art Entschädigung. Ein epischer Kamehameha, der an die Ereignisse in den Brennkammern des SKYACTIV-X-Motors erinnert.