Mazda SPCCI-Technologie: Wenn der Benziner auf Diesel macht

Von Peter Eck/SP-X

Das Elektrofahrzeug steht in den Schlagzeilen, aber zumindest in den nächsten 20 bis 30 Jahren werden weltweit die allermeisten Autos auch weiterhin von Verbrennungsmotoren angetrieben, in vielen Fällen allerdings mit elektrischer Unterstützung. Mit einem 2019 erstmals in Serie gehenden Ansatz will Mazda speziell den Ottomotor sparsamer und sauberer machen sowie gleichzeitig den Fahrspaß über zusätzliches Drehmoment steigern. Die Japaner meinen, mit einer Kombination der Brennverfahren aus Otto- und Dieselmotor einen idealen Antrieb entwickelt zu haben.

Der von den Ingenieuren der Marke entwickelte Motor kombiniert die vom Benziner bekannte Fremdzündung mittels Zündkerze mit der vom Diesel gewohnten Kompressionszündung, die durch die Verdichtung im Kolben zustande kommt. SPCCI, kurz für "Spark Controlled Compression Ignition", bezeichnet Mazda das Brennverfahren; es wird in einem Skyactiv-X genannten Motor in der für Ende 2018 erwarteten neuen Generation des Kompaktklasse-Modells Mazda3 Premiere haben und im März 2019 auf den Markt kommen.

Weniger Sprit, mehr Drehmoment

Der Hersteller spricht von einem um 20 bis 30 Prozent geringeren Kraftstoffverbrauch bei einem gleichzeitigen Drehmomentzuwachs von 15 Prozent. Der 2,0-Liter-Vierzylinder wird rund 140 kW/190 PS leisten und ein maximales Drehmoment von 230 Newtonmetern aufweisen. Zudem wird er von Anfang an als Micro-Hybrid angelegt und somit von einem riemengetriebenen Startergenerator unterstützt.

Ganz neu ist die Idee eines "Diesottos" nicht. So zeigte Mercedes schon 2007 auf der IAA die Studie F 700, in der ein derartiger Motor eingebaut war. Und auch Volkswagen hat sich in der Vergangenheit bereits an dieser Technik versucht. "Combine Combustion System" nannten die Wolfsburger das Ergebnis, der Motor benötigte allerdings teuren Spezialkraftstoff, während der Daimler-Diesotto bereits mit normalem Benzin betrieben wurde, es aber ebenfalls nicht in die Serie schaffte. Das lag auch daran, dass es die Ingenieure einige spezifische Probleme dieser Technik nicht beheben konnten, so vor allem, den sehr engen Betriebsbereich der Selbstzündung zu erweitern. Sie funktionierte nur bei geringer Last und verspielte so ihr Sparpotenzial. Zudem gelang es nicht, den Übergang zwischen Selbst- und Fremdzündung wirklich komfortabel zu gestalten.

Diese Probleme will Mazda mit dem SPCCI-Motor, von dem nun eine Vierzylinder-Version mit zwei Litern Hubraum vorliegt, in den Griff bekommen haben. Nur bei kaltem Motor und in sehr hohen Drehzahlbereichen soll das Luft-Kraftstoff-Gemisch noch auf konventionelle Art mittels Zündkerze gezündet werden. Im mageren Betrieb, also während der meisten Zeit, arbeitet das System nach dem Diesel-Prinzip. Allerdings nicht komplett und das ist dann auch der Trick: Mazda nutzt selbst in diesem Betriebszustand die Zündkerze, allerdings nur, um die Initialzündung eines während des Verdichtungsvorgangs in der Mitte des Zylinders eingespritzten fetten Gemischs vorzunehmen.

Für die Ingenieure unter den Lesern: Zunächst wird während des Luftansaugens ein sehr mageres Kraftstoffgemisch mit geringer Dichte eingespritzt, während des Verdichtungsvorgangs erfolgt dann eine weitere Einspritzung mit einem fetten Gemisch. Durch dessen Zündung kommt ein zusätzlicher Verdichtungseffekt zustande, Druck und Temperatur in Zylinder steigen auf das für eine Kompressionszündung erforderliche Niveau an.

Deutlich bessere Emissionswerte

Und warum der ganze Aufwand? Weil das magere Gemisch schlicht weniger Treibstoff benötigt, weil diese Art Zündung wie beim Diesel für einen kraftvolleren Kolbenhub und somit für mehr Drehmoment sorgt und weil die Verbrennung weniger heiß, gleichmäßiger und somit sauberer vonstattengeht. Im Vergleich zu einem Diesel weist der Motor im Bereich Stickoxid- und Rußausstoß dabei naturgemäß deutlich bessere Emissionswerte auf. Die Japaner betonen aber, dass der neue Motor nicht als Diesel-Ersatz gedacht ist, vielmehr wird es ab 2020 auch eine neue Generation des Skyactiv-Selbstzünders geben.

Jedoch kann sich auch Mazda dem Trend zur Elektrifizierung nicht komplett entziehen. Für nächstes Jahr sind erste E-Autos geplant. Der erste Plug-in-Hybrid der Marke folgt allerdings deutlich nach 2020. Die Japaner wollen den teuren und schweren Antrieb so spät wie möglich einführen, hoffen aber wohl auch, dass er durch technischen Fortschritt im EV-Bereich letztlich überflüssig wird.