INTERVIEW

"Wir müssen dem Trend zum Downsizing nicht folgen"

Skyactiv ist Mazdas Antwort auf den allgemeinen Trend zum Downsizing. Während sich die meisten OEMs auf das Downsizing des Motors konzentrieren, hat sich Mazda zur Optimierung des Verbrennungsprozesses entschlossen, unter anderem durch Anpassung des Verdichtungsverhältnisses bei Diesel- und Ottomotoren auf 14:1. Die MTZ sprach mit Susumu Niinai, dem Programmmanager der Abteilung Antriebsstrangentwicklung, Mazda Motor Corporation, auf der IAA 2011 in Frankfurt über Mazdas Gründe, sich vom Mainstream abzusetzen.

Mit dem Skyactiv-Konzept verfolgt Mazda einen anderen Ansatz als die meisten Mitbewerber. Können Sie uns die Philosophie hinter den Skyactiv-Technologien erläutern?
Anfangs konzentrierten wir uns gar nicht so sehr auf das Verdichtungsverhältnis. Um eine bessere Motorleistung zu erzielen, versuchten wir vielmehr - ähnlich wie beim Packaging- oder Downsizing-Konzept -, zusätzliche Systeme zu implementieren. Dann begannen wir aber, in eine andere Richtung zu denken. Es ist mehr oder weniger wie beim Bergsteigen. Unser Ziel, das Beste aus dem Verbrennungsprozess herauszuholen, liegt auf der Spitze des Berges. Manche Bergsteiger beginnen den Aufstieg an der Nordseite des Berges, andere an der Ostseite. Es gibt mehr als nur einen Weg, um den Gipfel zu erreichen. Andere Hersteller haben eine andere Route gewählt als wir. Wir stellten unsere vorhandenen Technologien in den Mittelpunkt und kamen zu dem Entschluss, dass wir uns auf den Verbrennungsprozess konzentrieren müssen, um die Spitze zu erreichen. Das ist die Philosophie, die hinter dem Skyactiv-Konzept steht.

Die meisten OEM s haben sich für eine auf Turboaufladung beruhende Downsizing-Strategie entschieden. Mazda hat ein sehr hohes Verdichtungsverhältnis und variable Ventilsteuerzeiten gewählt. Warum hat sich Ihrer Meinung nach keiner der anderen Motorenhersteller für diesen Ansatz entschieden?
Weil sie glaubten, es sei nicht möglich, das Verdichtungsverhältnis weiter zu erhöhen. Andere Ingenieure hatten bereits aufgegeben, als wir weiter daran arbeiteten. Grundsätzlich basiert der ideale Ottomotor auf einem hohen Verdichtungsverhältnis. Allerdings führt das auch zu Problemen, wie beispielsweise einer verringerten Klopffestigkeit. Unsere Ingenieure machten sich daher Gedanken darüber, was passieren würde, wenn man das Verdichtungsverhältnis von 10 oder 11 auf 14, 15 oder sogar 16 erhöhen würde. Wegen der hohen Umgebungstemperatur führt das auch zu einer stärkeren Neigung zur Vorentflammung. Trotzdem setzten unsere Ingenieure ihre Untersuchungen fort und optimierten den eigentlichen Verbrennungsprozess weiter. Seit über zehn Jahren haben wir Vorausberechnungen erstellt und den Verbrennungsprozess analysiert. Wir haben die erforderlichen Daten gesammelt und schließlich die Lösungen gefunden, die das Klopfproblem beseitigen.

Das Verdichtungsverhältnis ist bei Ihren Diesel- und Ottomotoren genau gleich. Wie haben Sie die resultierenden Probleme wie zum Beispiel Klopfen oder Anlassen bei Minustemperaturen lösen können?
Es stimmt, das Verdichtungsverhältnis bei unseren Otto- und Dieselmotoren ist aktuell identisch, aber das war gar nicht unsere ursprüngliche Absicht. Unsere Ingenieure arbeiteten an der Gesamtleistung des Motors, das umfasst das Beseitigen des Klopfens ebenso wie das Reduzieren von NOx und Ruß. Und bei diesem Optimierungsprozess passten die Ingenieure auch das Verdichtungsverhältnis an. Es war also nicht unser primäres Ziel, das Verdichtungsverhältnis für Otto- ebenso wie für Dieselmotoren auf 14:1 anzugleichen, das passierte eher zufällig im Laufe des gesamten Optimierungsprozesses.

Haben die Diesel- und Ottomotoren aufgrund desselben Verdichtungsverhältnisses viele Gleichteile?
Die Motorblöcke unterscheiden sich und wir verwenden für beide Motoren nicht genau dieselben Teile. Aber die den Motoren zugrunde liegende Architektur ist dieselbe. Beispielsweise haben wir in einer früheren Version für den Diesel einen Gusseisenblock verwendet, jetzt fertigen wir den Motorblock des Skyactiv-D in Aluminium-Druckguss.

Warum folgen Sie nicht dem aktuellen Trend zum Downsizing?
Die Mazda-Ingenieure haben sich auf den Verbrennungsprozess und die Schlüsseltechnologien von Verbrennungsmotoren konzentriert. Wie bereits erwähnt, haben wir den Verbrennungsprozess in den letzten zehn Jahren kontinuierlich weiterentwickelt. Wir haben mit verschiedenen Lösungen experimentiert und auch mithilfe von Computersimulationen das Kraftstoffgemisch analysiert, bis wir beim Klopfen den entscheidenden Durchbruch erzielt haben. Ein anderer Grund, warum wir uns nicht für Downsizing entschieden haben, ist, dass Downsizing zusätzliche Systeme erfordert, beispielsweise für Turboaufladung und Ladeluftkühlung. Diese Zusatzsysteme treiben die Kosten in die Höhe. Daher müssen wir dem Downsizing-Trend nicht folgen, solange unser Weg zum selben Ziel führt.

Sicher haben Sie die Kosten einer Downsizing-Strategie mit denen der Skyactiv-Strategie verglichen. Welche Kostenvorteile ergeben sich für einen 129-kW-Dieselmotor und einen 121-kW-Ottomotor?
Unsere Skyactiv-Technologie benötigt keinerlei Zusatzsysteme für Ottomotoren, beispielsweise für die Ladeluftkühlung; das ist ein großer Vorteil im Vergleich zum Downsizing-Ansatz. Ferner bedeutet Downsizing, dass man die gesamte Konstruktion ändern muss, da der Motor kleiner werden soll. Also müssen auch die Kurbelwelle und die Pleuel überarbeitet werden, um die erforderliche Stabilität und Steifigkeit zu behalten. Das führt letzten Endes zu wesentlich höheren Kosten.

Mazda, einer der kleineren OEM s, hat als Teil seines Skyactiv-Programms eine ganz neue Generation von Antriebssträngen entwickelt, darunter ein Sechsgang-Automatikgetriebe. Warum haben Sie dieses Getriebe nicht von Zulieferern wie Jatco, ZF oder Getrag gekauft?
Während seiner ganzen Geschichte hat Mazda seine Getriebe immer selbst gebaut. Tatsächlich haben wir in der Vergangenheit einmal ein Automatikgetriebe von einem Zulieferer gekauft, aber es gab einige Probleme, zum Beispiel hinsichtlich der Kosten, die die Sache etwas problematisch machten. Außerdem vertrauen unsere Ingenieure stärker einem hier gebauten manuellen oder Automatikgetriebe als dem einer externen Firma. Und letztlich wollen wir das Fachwissen innerhalb unseres Unternehmens halten.

Warum ein Sechsgang- und nicht, wie vor Kurzem von einem Zulieferer angekündigt, ein Neungang-Automatikgetriebe?
Ich bin kein Getriebeingenieur, aber persönlich bin ich der Meinung, dass ein Sechsganggetriebe hinsichtlich der Gangabstufung eine ausgereifte Technologie darstellt. Motor und Getriebe bilden ein System, das perfekt harmonieren muss. Zweifellos bietet ein Neunganggetriebe verschiedene Vorteile. Aber ich glaube, dass ein Sechsganggetriebe aktuell die beste Wahl für unsere Motoren ist.

Wurde dieses Automatikgetriebe speziell für die Otto- und Dieselmotoren der neuen Generation entwickelt?
Ja. Dieses Getriebe ist eine komplette Neukonstruktion und wurde speziell für das Skyactiv-Programm entwickelt, um optimale Fahrleistungen zu ermöglichen. Das Getriebe ist mit einer über den ganzen Bereich wirkenden Wandlerüberbrückung ausgestattet, die in etwa 90 Prozent der Zeit bestehen bleibt, außer im Leerlauf und beim Anfahren. Der erweiterte Überbrückungsbereich steigert den Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers und verbessert die Drehmomentübertragung. Außerdem vermittelt das Getriebe ein sehr direktes Fahrgefühl, das mit dem eines manuellen Getriebes vergleichbar ist.

Warum haben Sie kein Doppelkupplungsgetriebe entwickelt, wo sich dieser Getriebetyp offenbar doch wachsender Beliebtheit erfreut?
Meiner Meinung nach ist das Doppelkupplungsgetriebe (DKG) technisch noch nicht ausgereift. Es gibt immer noch Probleme, vor allem im Hinblick auf Stöße oder bei sehr geringen Drehzahlen. Ferner bevorzugen die meisten Kunden - vor allem auf dem europäischen Markt - ein manuelles Getriebe; sie kümmern sich also nicht so sehr um die kleinen Komfortnachteile eines DKG im Vergleich zu einem konventionellen Automatikgetriebe mit Drehmomentwandler. In Japan und den USA sieht die Sache anders aus. Dort fordert der Markt sanfteres Anfahren und Schalten. Da wir unsere Produkte weltweit verkaufen, glauben wir, dass unser neues Automatikgetriebe Skyactiv-Drive der richtige Ansatz ist, da es das direkte Gefühl eines DKG mit der Sanftheit eines konventionellen Automatikgetriebes kombiniert.

Herr Niinai, herzlichen Dank für dieses Gespräch.

Autor(en): Roland Schedel