Weit mehr als 100 Jahre schon halten Verbrennungsmotoren fast den gesamten Globus in Bewegung. Das Auf und Ab ihrer Kolben treibt weltweit geschätzte 1,3 Milliarden Autos. Doch seit sich immer mehr Staaten offiziell dem E-Mobil zuwenden, scheint die Zukunft traditioneller Technologien düster wie das Innere eines Endtopfs. Schon der Benziner steht mächtig unter Druck – mehr aber noch der Selbstzünder.
Dabei galt gerade der über Generationen als Verschmelzung von Kraft und Effizienz. Könnte Rudolf Diesel die Debatte über sein Lebenswerk verfolgen – er würde in seinem nassen Grab wohl mehr Umdrehungen pro Minute erreichen als die 172 seiner Kraftmaschine von 1897. Nun ist die Mechanik immer noch so, wie sie von Anfang an war. Streng genommen wie bei der 1778 von James Watt erdachten Dampfmaschine. Das kann man für fahrlässig halten – oder als Beweis dafür nehmen, dass Erfindern wie Christian Reithmann, Nicolaus Otto, Rudolf Diesel oder Wilhelm Maybach wirklich Geniales eingefallen sein muss. Das Viertakt-Prinzip mit Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen hat die Zeitläufte überdauert. Mit kleinen Modifikationen. Weil an der Flammenfront nicht nur der Kampf der Elemente tobt, sondern auch der von Wirkungsgrad gegen Schadstoffausstoß, von niedrigem Verbrauch gegen Ansprechverhalten.
Immer aber blieb der Unterschied, dass der eine Motor ein Kraftstoff-Luft-Gemisch per Funke zündet, während der andere Luft komprimiert, bis sie so heiß wird, dass eingespritzter Sprit in Flammen aufgeht. Und nicht wirklich klappte es, die Vorteile des Benziners beim Schadstoff-Ausstoß mit der Sparsamkeit des Diesels zu kombinieren.
Bis Mazda kam mit einer revolutionären Idee: Spark Controlled Compression Ignition (SPCCI). Der erste Serien-Motor, bei dem Zündung durch Kerze und Druck nahtlos ineinander übergehen. Sein Name: Skyactiv-X. Für die aufgefrischten Modelle von Mazda 3 und CX-30 haben sie nun in Fuchu das Teil weiter verbessert – und zusätzlich greift ein 24-Volt-System helfend unter die Kolben.
- Der erste Trick: Mazda erlaubt sich eine Verdichtung auf 15:1. Das ist weniger als beim Vorgänger – aber immer noch an der Grenze dessen, wo sich eingespritztes Benzin selbst entzündet. Druck-Sensoren in jedem Brennraum sorgen dafür, dass genau das nicht passiert. Nichts wäre fataler, als wenn der nach oben gehende Kolben einen Schlag in Gegenrichtung abbekäme.
- Der zweite Trick: Anstelle des eigentlich idealen Brenn-Verhältnisses Luft zu Benzin von 14,7:1 arbeitet der Motor magerer. Ein Kompressor sorgt dafür, dass mehr Luft im Brennraum ist als eigentlich nötig. Die notwendige – aber eben auch störende Drosselklappe – kann deshalb fast immer offen bleiben, und zudem findet später jedes Sprit-Molekül sofort freie Luft-Moleküle. Nachteil: Das Gemisch ist nicht so zündwillig.
- Der dritte Trick: Benzin für das magere Gemisch wird bereits beim Ansaug-Takt eingespritzt, während der Verdichtung folgt über Hochdruck-Düsen eine zweite Sprit-Portion, die für fettere Verhältnisse im Bereich der Zündkerze sorgt. Der nun folgende Funke erzeugt einen spontanen Anstieg von Druck und Temperatur, so dass sich das magere Gemisch im restlichen Brennraum schlagartig entzündet.
Mazda veranschaulicht das mit dem Bild vom prallen Luftballon. Man kann die Luft langsam aus der Öffnung lassen – oder per Nadel mit einem Knall. Vorteil von Version zwei: Die Explosion kann gezielt in dem Moment erfolgen, zu dem sie über die Kurbelwelle den besten Effekt erzielt.
Was sich so kompliziert anhört, merkt man im Alltag kein bisschen. Beide Mazda-Modelle fahren völlig normal. Allenfalls einen Hauch weniger spritzig, als die 186 PS vermuten lassen – aber dennoch dynamisch. Eine Anzeige im Cockpit verrät, wann man dieselig unterwegs ist. Die Überraschung: im Grunde fast immer. Nur bei harter Beschleunigung geht’s nicht ohne dauerhaften Kerzen-Betrieb. Man muss sich halt entscheiden, ob einem Klima wichtiger ist oder Kickdown.
Optisch haben beide ihren besonderen Reiz. Während bei anderen das Licht hektisch tobt zwischen Kniffen und Kanten, Falzen und Furchen, spielen beim Mazda 3 und beim CX-30 Reflexionen majestätisch mit sanft gewölbten Flanken. Immer einen Schimmer eleganter…
Erst mal in Schwung, lassen sich beide auch sportlich bewegen. Das straffe Fahrwerk meistert schnelle Kurvenfolgen problemlos, die präzise Lenkung trägt das Ihre ebenso bei wie das serienmäßige „G-Vectoring“. Eine Art künstliches Anbremsen, durch das am Kurveneingang mehr Gewicht auf der Vorderachse lastet. Das sorgt für Grip, Traktion – und Freude.
Womöglich steckt ja im Brennraum doch mehr, als die Verfechter des Elektro-Antriebs glauben. Und E-Auto hin, Wasserstoff her – es wird dauern, bis wir alle mal mit Strom unterwegs sind. Wenn überhaupt. Und mindestens bis dahin wird es wohl auch noch Verbrenner geben. Nicht ausgeschlossen, dass es Motoren nach dem Prinzip des Mazda Skyactiv-X sein werden. Quasi als des Kolbens letzter Takt.
Wenn man sich die technischen Verrenkungen ansieht die Hersteller machen um Umweltkriterien zu erfüllen und, wahrscheinlich viel wichtiger, um Kunden die Illusion zu geben etwas gutes zu kaufen muss man fast den Hut ziehen.
All diese Energie in Zellchemie und Forschung zu stecken hätte man schon vor Jahren aufbringen können, von mir aus auch, leise, im geheimen und vor allem parallel.
Man müsste technisch nicht hinterher hinken und mit SkyActiv und anderen Krücken wie eFuels und Wasserstoff dem Konsumenten glauben zu machen man ist technisch „on Top“
Es mag viele Argumente für und gegen E-Mobilität geben und ich hab in 10 Jahren E-Auto (mein erster war ein Peugeot iOn in 2011) alle mindestens 1x gehört – aber eines schlägt jeden Verbrenner: Es Bedarf keiner aufwendigen Mechanik um damit locker 100.000km reperaturfrei zu fahren…
Sie wollten den Wirkungsgrad verbessern. Da waren sie mit dem wiederauferstandenen Wankel schon auf dem Holzweg. Auch wenn sich der Kolben im Skyaktiv nicht im Kreis dreht, stehen sie damit wieder neben den Schuhen.
Da sind alle anderen mit alternativen Antrieben besser.Selbst mit Methanol und anderen Gasförmigen gehts mit Kolbenmotoren umweltfreudlich zu.
Ich verstehe den Enthusiasmus des Autors durchaus. Man ist geneigt den Hut zu ziehen vor so viel geballter Innovation im entwickeln neuer Technologien im Motorenbau.
Es wäre auch eine tolle Sache, wäre da nicht die aufkommende Elektromobilität. Dagegen hat der Verbrennungsmotor kein überzeugendes Argument mehr. Zumindest nicht was die Umweltbelastung angeht.
Er wird sicher weiterhin in gewissen Segmenten des Marktes weiter existieren. So wie auch weiterhin Pferde ihre Nische haben. Aber als Massenantrieb hat er sich überholt.
Es ist amüsant, wie ein älterer Herr (der Autor) in der Begeisterung für komplizierte technische Vorgänge aufblüht. Ja auch ich, wahrscheinlich eher noch etwas älter, habe diese Begeisterung einmal geteilt. Meine kleine Dampfmaschine führe ich gelegentlich meinen Enkeln vor, die sich an dem kleinen dampfenden Gerät mit den lustigen Stangen und Schiebern, die eine kleinen Säge antreiben erfreuen.
Aber die Zeiten der Kolbenmaschinen sind vorbei, auch wenn man Magnetfelder nicht sehen kann, und ein einfacher runder Klotz mit der langweiligen Bezeichnung Rotor von diesen unsichtbaren Kräften wesentlich effektiver und ohne dampfende, stinkende Abgase in Rotation versetzt wird. Die Dynamik und das Ansprechverhalten eines E-Motors ist dem Verbrenner in allen Punkten weit überlegen.
Leider hat Herr Plank die Verbrennungsvorgänge schlecht beschrieben. Nach den „3 Tricks“ gäbe es überhaupt keinen Diesel-Prozess!
Kommentare, wonach der Verbrenner bereits Geschichte ist, sehe ich sehr skeptisch. Großstädter werden sich noch wundern, wenn sie mit leeren Akkus rumstehen und nicht wissen, wo sie wieder laden können!