der motor – Ausgabe 5/21 – Kommunikation für die Branche

Verbrennungsmotoren spielen auch in Zukunft eine große
Rolle für eine globale und nachhaltige Senkung der
CO2-Emissionen. Mazda arbeitet daher kontinuierlich an
der Optimierung seiner Skyactive Motoren, die vor einem
Jahrzehnt erstmals vorgestellt wurden. „Der Himmel ist die
Grenze“ – dieses Motto diente den Mazda Ingenieuren bei
der Entwicklung als Leitspruch und führt auch zu der Namensgebung
der Triebwerke. Zum Ausdruck kommt in dieser
Vision vor allem der unbedingte Wille zu Innovation, der
Mazda seit jeher antreibt. Die Ingenieure schreckten deshalb
auch nicht vor technischen Hürden zurück, die bis dahin
als kaum überwindbar galten.
Ein Beispiel dafür ist das Verdichtungsverhältnis, das als
Schlüsselfaktor zu Steigerung des thermischen Wirkungsgrades
der Verbrennungsmotoren identifiziert wurde. Bei
den Skyactive G Benzinmotoren gelang es den Mazda Ingenieuren,
mit Hilfe innovativer Motorentechnologie die
Verdichtung auf ein überdurchschnittlich hohes Niveau von
13,0:1 anzuheben – und zugleich die Nachteile, die gemeinhin
damit verbunden werden, in den Griff zu bekommen.
Bei einem Benzinmotor führt eine hohe Verdichtung zur
Steigerung der thermischen Effizienz im Teillastbereich
sowie zur Verringerung des Verbrauchs. Zugleich steigt
dadurch jedoch bei hoher Motorlast das Risiko unkontrollierter
Selbstzündung , des sogenannten Klopfens, das man
durch eine Spätverstellung des Zündzeitpunktes oder durch
Anfettung des Gemisches verhindern kann – zu Lasten des
Wirkungsgrades und der Leistung. Durch den Einsatz eines
speziellen 4-2-1 Abgaskrümmers und der dadurch verbesserten
Restgasausspülung gelang es jedoch, die Verbrennungstemperatur
im Zylinder signifikant abzusenken und so
die Klopfgrenze trotz hoher Verdichtung hoch zu halten.
Darüber hinaus wurde die Dauer des Verbrennungsvorgangs
verkürzt. Je schneller der Verbrennungsprozess,
desto kürzer wird das unverbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch
hohen Temperaturen ausgesetzt. Dadurch kann
die normale Verbrennung abgeschlossen werden, ehe
eine unkontrollierte Selbstzündung einsetzt. Aus diesem
Grund verfügt der Motor über spezielle muldenförmige
Kolbenböden, die ein ungehindertes Ausbreiten der Zündflamme
erlauben, sowie Mehrloch-Einspritzdüsen mit optimierter
Sprühcharakteristik.
Optimierte Verbrennung
Seit der Einführung der ersten Skyactive G Motoren hat
Mazda die Benziner stetig weiterentwickelt und die Verbrennungsprozesse
weiter optimiert. Für die aktuelle Generation
wurden die Ansaugkanäle sowie Höhe und Form der Kolbenkronen
modifiziert. Die sich daraus ergebende Tumbleströmung
beim Ansaugen und Verdichten und die große
turbulente Energie zum Zündzeitpunkt beschleunigen die
Ausbreitung der Flammenfront und den Verbrennungsvorgang
insgesamt. Im Ergebnis ist das Drehmoment im unteren
bis mittleren Drehzahlbereich für einen Saugmotor rela-
Mazda CX-5 SKYACTIVE-G 194
mit Zylinderabschaltung - Einspritzung
Ausgabe 5/2021
33