Articles / August 27, 2021

HCCI, SPCCI und alles, was Sie über die Skyactiv-X-Motoren von Mazda wissen müssen

Im Zeitalter der Effizienz sind Hybrid- und Elektroautos die Zukunft. Die Verbrennungsmotoren haben jedoch noch nicht ihr letztes Wort gesprochen und haben noch einen langen Weg vor sich. Die jüngsten Fortschritte machen dies deutlich, und Mazda ist eine der Marken, die die größten Anstrengungen in die Entwicklung der Motoren der Zukunft gesteckt hat, und wir werden sie bald unter dem Namen Skyactiv-X auf den Straßen sehen.

Mazda und seine Rechtevergabe haben es richtig gemacht, und das nächste Ding wird revolutionär sein

Die Japaner haben eine Idee verfolgt, die zwar nicht neu ist, aber sie haben es geschafft, sie zu verwirklichen. Andere Hersteller wie Nissan und General Motors haben bereits die Entwicklung eines Benzinmotors mit dem Wirkungsgrad eines Dieselmotors in Erwägung gezogen – eine Prämisse, die leicht gesagt, aber äußerst kompliziert in der Umsetzung ist. Aber Mazda hat den richtigen Weg gefunden, und wenn man bedenkt, dass sie das Downsizing abgelehnt haben – und das zu Recht -, verdienen sie ein Vertrauensvotum.

HCCI, Diesel oder Benzin?

Wie gesagt, Benzin für Dieselverbrauch. Das ist der Slogan, der die Skyactiv-X-Technologie anpreist, aber was bedeutet er wirklich? Vor der Beantwortung dieser Frage ist es notwendig, die Besonderheiten der beiden Blöcke zu kennen, um die Komplexität ihrer Verbindung zu verstehen.

Auf der einen Seite haben wir die Benzinmotoren, die ursprünglich von Nikolaus Otto 1876 entwickelt wurden. In den Motorzylinder gelangt ein Gemisch aus Luft und Benzin, das durch einen von einer Zündkerze erzeugten Funken zur Detonation gebracht wird. Das bedeutet, dass es die Hilfe des Funkens braucht, damit das Benzin verbrennt. Das Verdichtungsverhältnis eines Benzinmotors liegt typischerweise bei 10:1, im besten Fall bei 12:1.

Die Form eines Skyactiv-X-Motors entspricht im Wesentlichen der eines jeden anderen Motors

Auf der anderen Seite stehen die Dieselmotoren, die von Rudolf Diesel 1883 konzipiert wurden. Ihre Hauptattraktion ist die größere Präzision der Verbrennung, die im Gegensatz zu Benzinmotoren keine Zündkerze benötigt, um eine Explosion zu erzeugen. Diese wird durch die einfache Verdichtung des Gemischs im Zylinder erzeugt, wodurch jeder Tropfen Kraftstoff besser genutzt wird, daher das höhere Verdichtungsverhältnis von bis zu 22:1.

Nun gibt es bis heute kein einziges Nutzfahrzeug mit sogenannten HCCI-Motoren (Homogeneus Charge Compression Ignition). Diese Benzinblöcke nutzen für ihren Betrieb sozusagen die Kompression, um zwei Welten zu vereinen, die theoretisch nicht miteinander verbunden sein sollten, und daher kommt auch der bereits erwähnte Slogan vom Benzinmotor mit der Sparsamkeit eines Diesels. Offensichtlich liegt ihr Verdichtungsverhältnis irgendwo in der Mitte, etwa bei 19:1.

Vor- und Nachteile des HCCI-Motors

Nichts auf dieser Welt ist perfekt, und HCCI-Motoren sind ein klares Beispiel dafür. Darüber hinaus kann man sagen, dass HCCI-Motoren einen großen Vorteil, aber auch einen noch größeren Nachteil haben, weshalb sie es nie zur Serienreife gebracht haben. Und was ist der Vorteil und was der Nachteil?

Bislang sind die Einsatzmöglichkeiten von HCCI-Motoren zu begrenzt, um rentabel zu sein

Fangen wir mit dem Guten an, der Effizienz. Durch die gleichmäßigere und präzisere Einspritzung des Kraftstoffs wird jeder Tropfen besser ausgenutzt. Außerdem erfolgt die Verbrennung aufgrund der hohen Drücke, bei denen sie arbeitet, bei niedrigeren Temperaturen, was enorm dazu beiträgt, dass weniger umweltschädliche Gase und Emissionen entstehen, d.h. weniger CO2 und weniger NOx, die Hauptursachen für die aktuellen Protokolle zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung in Großstädten.

Der größte Nachteil der HCCI ist ihr optimaler Einsatzbereich. Dieser Bereich tritt bei hohen oder niedrigen Motordrehzahlen und einer überwiegend hohen Motorlast auf. Das bedeutet, dass der HCCI-Motor bei niedriger und hoher Last alle seine Vorteile verliert, was bisher nicht zu beheben war.

SPCCI-Technologie zur Rettung

Mazda hat die SPCCI-Technologie, Spark Controlled Compression Ignition, was für funkengesteuerte Kompressionszündung steht, zur Rettung gebracht. Das bedeutet, dass der herkömmliche HCCI-Motor um eine Zündkerze erweitert wird, die nicht ständig, sondern nur in den bereits erwähnten Phasen bei niedriger und hoher Auslastung arbeitet. Dieses elektronische Programm wurde von den Japanern patentiert und verspricht, das Problem zu lösen, ohne dass Fahrer und Beifahrer wissen, wann und wie sie in die eine oder andere Zone einfahren.

Nun denken Sie wahrscheinlich, dass es sich um einen konventionellen Benzinmotor handelt, wenn er den Funken in die Verbrennung einbezieht, aber nein, Mazda verwendet den Funken nicht in der Verbrennung. Mazda nutzt den Funken nicht als Auslöser für die Explosion wie beim Otto-Zyklus, sondern als Druckgenerator, der den Prozess beschleunigt und die Verbrennung auch bei einem mageren Kraftstoffgemisch wie beim Diesel homogenisiert, was wiederum zu einer besseren Leistung bei geringerem Kraftstoffverbrauch und einem viel saubereren Prozess führt.

Vorteile der Skyactiv-X-Technologie

Wie bereits deutlich gemacht wurde, sind die Vorteile zahlreich und sehr gut. Es gibt noch keine offiziellen Daten, die die guten Nachrichten bestätigen, aber Mazda behauptet, dass die Skyactiv-X-Technologie 20-30 Prozent effizienter sein wird als seine aktuellen Benzinmotoren, die bereits recht sparsam sind. Es wird erwartet, dass ein Skyactiv-X bei gleicher Leistung genauso viel Kraftstoff verbraucht wie ein Diesel.

Auch die Leistung darf nicht vergessen werden. Auch hier wird eine erhebliche Verbesserung erwartet. Wenn es eine Sache gibt, die einem kleinen Benzinmotor immer fehlt, dann ist es das Drehmoment. Nun, der Skyactiv-X wird in der Lage sein, 10-30% mehr Drehmoment als die aktuellen Benzinmotoren zu liefern, dank seines höheren Verdichtungsverhältnisses und natürlich der stets unschätzbaren Hilfe von Turbos.

Vergleich des Kraftstoffverbrauchs eines herkömmlichen Motors und eines Skyactiv-X. Der gelbe Bereich ist der effizienteste Teil

Wie lange werden wir auf die Skyactiv-X-Technologie warten müssen?

Kürzer als Sie denken. Der Weg dorthin war nicht einfach und erforderte eine mehr als fünfjährige Entwicklungszeit und Investitionen in Milliardenhöhe. Wie Mazda in seinem unmittelbaren Strategieplan dargelegt hat, sollen die Skyactiv-X-Motoren im Jahr 2019 auf den Markt kommen. Das erste Auto, das diese Technologie nutzen wird, ist der 2019er Mazda3, den wir bereits in einem gewissen Entwicklungsstadium gesehen haben.

Auch der Rest der japanischen Produktpalette wird von einem solchen mechanischen Durchbruch profitieren, darunter die SUV-Reihe und der beliebte Mazda MX-5. Die Zukunft ist noch offen, aber viele Stimmen kündigen bereits die Rückkehr des Wankelmotors an. Es ist noch zu früh, um festzustellen, ob diese Aussagen wahr sind, aber wenn sie wahr sind, sind wir sicher, dass die Skyactiv-X-Technologie etwas dazu zu sagen haben wird.

Eine neue Generation von Skyactiv-D-Motoren wurde im Strategieplan ebenso angekündigt wie das Aufkommen von Hybrid- und 100% elektrischen Alternativen. Letztere werden auch von der Skyactiv-X-Technologie profitieren können, da die Marktgegebenheiten und die mögliche Kombination mit Elektromotoren in Hybrid- und Plug-in-Hybridfahrzeugen während der gesamten Entwicklung sorgfältig berücksichtigt wurden.

Mazda3 wird der erste sein, der von der Skyactiv-X-Technologie profitiert