Prototype: Mazda Skyactiv-Diesel – Zauberformel 14:1

Für den neuen CX-5 und auch für die kommende 6-Generation haben die Japaner eigene, höchst eindrucksvolle Wege eingeschlagen, mit denen sie den Spagat aus mehr Fahrspaß und mehr Umwelt elegant meistern wollen. Unter Skyactiv subsumiert Mazda viele richtungsweisende Techniken. In den kommenden Ausgaben werden wir Ihnen diese im Detail präsentieren. Im ersten Teil stellen wir Mazdas neuen Wunder-Diesel vor.
Mazdas Ingenieure sind offensichtlich stolz auf ihren ganzheitlichen Ansatz, kommende Modelle mit vielen innovativen Technik-Lösungen in den Markt zu schicken. Deshalb erlauben sie der Presse fast ein Jahr vor der offiziellen Markteinführung selbstbewusst Einblicke in die Skyactiv genannten Technologien. Neben Karosserie und Chassis wurden auch bei den Getrieben sowie den Benzin- und Dieselmotoren deutliche Fortschritte gemacht. Vor allem die Lösungen beim Diesel könnten Vorbildcharakter auch für andere Hersteller haben.

Wenn Anfang 2012 der neue CX-5 kommen wird, ist er das erste Mazda-Modell mit dem neuen Skyactiv-Diesel, der in Kombination mit reinem Frontantrieb und manuellem Sechs-Gang-Schaltgetriebe einen Normverbrauch von rund 4,5 Litern ermöglichen soll – bei hohem Leistungsniveau von 175 PS wohlgemerkt. Derzeit erreichen im SUV-Segment nur auf Kleinwagen basierende Modelle mit erbärmlich schwachen Downsizing-Dieselmotoren ähnlich niedrige Werte. Doch bei Mazdas Kompakt-SUV soll dieses hohe Effizienz-Niveau keineswegs mit einem Verzicht an Leistung und Hubraum einhergehen.

Runter mit der Verdichtung

Im Kern des Innovations-Paketes steht die Senkung des Verdichtungsverhältnisses auf ein für Pkw-Dieselmotoren sensationell niedriges Niveau von 14:1. Bereits Mitsubishi hat mit dem 2010 eingeführten ASX einen Vorstoß in diese Richtung unternommen. Sein besonders niedrig verdichtender, 150 PS starker 1.8 D-ID verbrauchte in einem AutoScout24-Praxisvergleichstest gegen eigentlich schon recht sparsame Konkurrenten fast einen Liter weniger.

Derzeit ist bei gängigen, modernen Pkw-Dieselmotoren ein Verdichtungsverhältnis von 16:1 bis 18:1 üblich. Während man bei Mitsubishi mit 14,8:1 bereits deutlich unter dieses Niveau gegangen ist, unterbietet Mazda mit einem Verhältnis von 14:1 auch die vom einheimischen Mitbewerber gesetzte Bestmarke nochmals deutlich und stellt damit einen neuen Rekordwert im Bereich der Pkw-Diesel auf.

Optimierte Verbrennung

Der entscheidende Vorteil der niedrigen Verdichtung beim Diesel: Der Zeitpunkt für die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Zylindern rückt näher an den oberen Totpunkt. Bei herkömmlichen Dieselmotoren mit hoher Verdichtung ist der Zeitpunkt der Explosion deutlich ungünstiger, haben sich Kraftstoff und Luft noch nicht optimal vermischt. Im kommenden Mazda-Diesel vermischen sich Kraftstoff und Luft besser und reagieren anschließend nahezu vollständig miteinander und verbrennen somit besonders sauber. Positiver Effekt: Es entstehen weniger NOx und Rußpartikel. So wenig, dass der Zwei-Liter-Diesel die Euro-6-Abgasnorm ohne NOx-Katalysator, SCR-System oder AdBlue erreicht.

Ein weiterer wichtiger Vorteil: Für die Verbrennung wird weniger Kraftstoff benötigt. Mazda spricht von ungefähr 20 Prozent weniger Diesel, der übrigens besonders fein zerstäubt mit 2.200 bar über die vielporigen Düsen der Piezo-Injektoren in die Brennkammern gejagt wird. 2.200 bar – ganz nebenbei bemerkt erreicht Mazda hier ein weiteres rekordverdächtiges Druckniveau.

Kaltstartproblem im Griff

Wenn wenig Verdichtung die Effizienz erhöht, warum sind dann nicht schon längst andere Hersteller mit solchen Motoren am Markt? Laut Mazda liegt das Problem in der Kaltlaufphase, die normal mit Zündaussetzern einhergehen würde. Neben speziellen Piezo-Injektoren und keramischen Glühkerzen will Mazda dieses Problem über Auslassventile mit variablem Hub in den Griff bekommen haben. Der Trick dabei: Das Auslassventil bleibt während des Ansaugtaktes leicht geöffnet, wodurch ein Teil der zuvor produzierten heißen Abgase wieder in den Zylinder zurückströmt. Mit diesem Trick steigt die Temperatur im Zylinder vor dem Verdichtungstakt, was wiederum zu einem schnelleren Motorwarmlauf und zu einer stabileren Verbrennung führt.

Der neue Skyactiv-Diesel ermöglicht es darüber hinaus, dank des verringerten Verbrennungsdrucks, konsequent leichter gebaut zu werden. Der Motor muss weniger steif ausgelegt sein und können so Motorblock (übrigens aus Aluminium), Kurbelwelle, Pleuelstangen und Kolben weniger wiegen. Neben einer Gewichtsersparung von insgesamt gut zehn Prozent beziehungsweise rund 20 Kilogramm ermöglichen die leichteren mechanischen Bestandteile des Motors eine verringerte Reibung, was wiederum die Effizienz erhöht.

Zwei Turbolader

Schließlich wurde der neue Skyactiv-Diesel noch mit einem zweistufigen Turbolader ausgestattet. Statt mit nur einem Lader mit variablen Turbinenschaufeln sorgt nun ein kleiner Lader für ein gutes Ansprechverhalten bei niedrigen Drehzahlen, während bei höheren Touren der große Turbo zum Einsatz kommt, der dann stolze 420 Newtonmeter Drehmoment bei 2.000 Touren mobilisiert. Schon früh bietet der Vier-Zylinder damit ein hohes Drehmoment. Aber mehr noch: Selbst bei 5.000 Touren sind es noch 250 Newtonmeter. Und hier ist eine weitere Besonderheit: Während normale Diesel bis etwa 4.500 U/min drehen, soll der Skyactiv-Diesel bis 5.200 U/min gehen. Zumindest bei Überholvorgängen kann dies entscheidende Vorteile bieten.

Doch wie fährt sich der neue Wunder-Diesel? Mazda hat uns in einem per Hand aufgebauten Erprobungsfahrzeug mit der Karosserie des aktuellen 6 auf einer Rennstrecke ein paar Runden drehen lassen. Die Technik entspricht in ihren Details zwar noch nicht der finalen Serienbau-Version und war der Motor zum Beispiel akustisch noch nicht optimal abgekapselt. Dafür beeindruckte das Aggregat positiv mit seinem hervorragenden Ansprechverhalten bei sehr niedrigen Touren, einem zudem sehr homogenen Leistungsaufbau sowie mit seiner enormen und vibrationsarmen Drehfreude in bislang unbekannte Drehzahlregionen. Von Dieselträgheit keine Spur, vielmehr tourte unser Exemplar sehr willig bis an die 6.000er-Marke. In der Serienversion dürfte der Begrenzer allerdings früher einen Riegel vorschieben.

Mazda-Zukunft macht Laune

Neben dem Motor entspricht auch das Chassis des Erprobungsfahrzeugs dem kommenden CX-5 und fiel uns hierbei noch auf, dass der Wagen sich sehr leichtfüßig, homogen und gut berechenbar durch Kurven zirklen lässt. Der vergleichsweise leichte Dieselmotor macht den Wagen nicht zu kopflastig und sind darüber hinaus beim Beschleunigen aus Kurven trotz der hohen Drehmomente die Antriebseinflüsse auf die Lenkung kaum spürbar. Also auch fahrwerksseitig macht die Mazda-Zukunft richtig Laune. Doch hierzu mehr in einer der nächsten Ausgaben.

Auch mit dem Praxistest müssen wir uns noch gedulden. Erst im Frühjahr 2012 werden wir den CX-5 mit neuem Diesel in einem Vergleichstest antreten lassen können. Der theoretische wie praktische Technik-Einblick, den uns Mazda bereits gegönnt hat, lässt zumindest hohe Erwartungen zu. Gut möglich, dass sich der CX-5 effizienz- und umwelttechnisch damit an die Segment-Spitze setzen wird. Man darf gespannt sein, wie vor allem die deutschen Hersteller auf Mazdas Technikvorstoß reagieren werden.