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Mazda3 MPS – Motor und Kraftübertragung: Ein Triebwerk mit souveränen Reserven

Ein Triebwerk mit souveränen Reserven

  • Benzin-Direkteinspritzung und Turboaufladung
  • Einer der weltweit schnellsten Serienwagen mit Frontantrieb
  • Kompaktes Dreiwellen-Handschaltgetriebe mit sechs Gängen

Benzin-Direkteinspritzung und Turboaufladung sind die primären Kraftspender des 2,3-Liter-Vierzylinders der MZR-Baureihe. Mazda setzt ihn bislang auch schon im Mazda6 MPS und im neuen sportlichen SUV Mazda CX-7 ein. Die Nennleistung von 191 kW/260 PS wird im Mazda3 MPS bei 5.500/min erreicht, das maximale Drehmoment von 380 Nm ist bei vergleichsweise niedrigen 3.000/min fällig. Ein elektronisches Gaspedal (E-Gas) und ein elektronisch gesteuertes Ladedruck-Regelsystem stellen eine Beschleunigung fast ohne „Turboloch“ und lebhafte Reaktionen auf Gaspedalbefehle sicher. Als Folge beschleunigt der Mazda3 MPS in nur 6,1 Sekunden von 0 auf 100 km/h. Mit einer elektronisch begrenzten Höchstgeschwindigkeit von 250 km/h ist er einer der schnellsten Serienwagen der Welt mit Frontantrieb.

Üppiges Drehmoment schon bei niedrigen Drehzahlen
Der 2,3-Liter-MZR-DISI-Motor (für Direct Injection Spark Ignition) spritzt das Benzin unter dem hohem Druck von 115 bar direkt in die Verbrennungsräume. Während seiner Verdampfung sorgt es für einen willkommenen Kühleffekt, der sich positiv auf den Füllungsgrad der Brennräume auswirkt. Folge: Bei einer Drehzahl von 3.000/min erzeugt der Direkteinspritzer im Vergleich zu einer Saugrohr-Einspritzung zehn Prozent mehr Drehmoment (interne Testergebnisse). Parallel dazu steigt die Umdrehungsgeschwindigkeit der Turboladerschaufeln linear an – schon ab 2.500 Umdrehungen stellt der Lader spürbaren Schub bereit. Als Folge dieser ausgesprochen bulligen Auslegung beschleunigt der Mazda3 MPS in nur 4,2 Sekunden von 50 auf 100 km/h (3. Gang) beziehungsweise in lediglich 5,0 Sekunden von 80 auf 120 km/h (5. Gang). Darüber hinaus profitiert die Kraftentwicklung von einer variablen Steuerzeiten-Regelung (S-VT) der Einlassventile, die in nahezu allen Betriebszuständen für eine optimale Füllung der Brennräume sorgt.

Die Direkteinspritzung ermöglicht die Bildung eines homogenen Kraftstoff/Luft-Gemisches rund um die Zündkerze, so dass Fehlzündungen wirksam unterbunden werden. Der Zündzeitpunkt kann früher erfolgen, was hilft, die Abgastemperaturen anzuheben. Den gleichen Effekt bewirkt der leichtgewichtige, einflutige Lader: Er mindert die Wärmeverluste im Abgastrakt. Als Konsequenz heizt sich der Katalysator besonders schnell auf – eine unverzichtbare Voraussetzung für die Erfüllung der Euro 4-Abgasnorm.

Weil der motorinterne Kühleffekt das berüchtigte „Klopfen“ unterdrückt, konnte Mazda den DISI-Motor mit 9,5:1 für einen Turbomotor relativ hoch verdichten. Die hohe Kompression trägt mit zum günstigen Durchschnittsverbrauch von 9,7 Liter/100 Kilometer und zu einem linearen Ansprechverhalten fast ohne „Turboloch“ bei.

Materialien der höheren Leistung angepasst
Mazda hat die Form und Materialien der für den DISI-Motor genutzten Komponenten den erhöhten Lasten und der höheren Wärmeentwicklung angepasst. Motorblock und Zylinderkopf entstanden in einem firmeneigenen Präzisions-Gussverfahren; Querbohrungen zwischen den Zylinderlaufbuchsen und den Ventilbrücken im Zylinderkopf verbessern den Thermik-Haushalt. Alle beweglichen Teile sind auf höhere Steifigkeit und Dauerhaltbarkeit ausgelegt. So bestehen zum Beispiel die Kurbelwelle und die Pleuel aus hochfestem Stahl, die Verbindungsbolzen wuchsen im Durchmesser. Zudem optimierten die Motorenexperten die Form der Pleuel und bauten schwimmend gelagerte Kolbenbolzen ein. Auch das Kühlsystem erfuhr Modifikationen: Die Form der Lüfterflügel und die Anströmung des Kühlers wurden optimiert, zusätzlich die Leistung des elektrischen Gebläsemotors erhöht.

Zur Steigerung des Fahrvergnügens nahm Mazda auch einen Sound-Check vor. Das kehlige Timbre beim Beschleunigen aus dem Stand ist Musik in den Ohren der Fans. Erst oberhalb von 4.000 Umdrehungen pro Minute wechselt das Konzert dann in mittelhohe, die Sportlichkeit unterstreichende Frequenzbereiche.

Ausgefeilte Drehmoment-Regelung
Eine Vielzahl an Maßnahmen machen das frontgetriebene Kraftpaket gut beherrschbar und verbessern die Fahreigenschaften. Eine intelligente Füllungs- und Ladedruckregelung verhindert unerwünschte Drehmomentspitzen und sichert eine harmonische und lineare Kraftabgabe. Darüber hinaus wird die Drehmomentcharakteristik im ersten und zweiten Gang so optimiert, dass ein kontrolliertes und kraftvolles Beschleunigen jederzeit möglich ist. Die Drehmoment-Regelung berücksichtigt außerdem den Lenkwinkel und verbessert so ebenfalls das Fahrverhalten. Ergänzt werden diese traktionsfördernden Maßnahmen durch ein neu entwickeltes Sperrdifferenzial mit begrenztem Schlupf, das den Vortrieb bei schneller Kurvenfahrt durch eine bedarfsgerechte Kraftverteilung zwischen den Vorderrädern verbessert.

Antriebseinflüsse in der Lenkung machen sich in der Regel beim starken Beschleunigen oder bei Kurvenfahrt mit entsprechend großen Lenkwinkeln bemerkbar. Um dieses so genannte „torque steering“ entweder ganz zu eliminieren oder zumindest stark zu mindern, hat Mazda in einem ersten Schritt die beiden ungleich langen Antriebswellen in punkto Steifigkeit exakt gleich ausgelegt. Zusätzlich wird „torque steering“ bei Volllast-Fahrten im ersten und zweiten Gang auf zwei Wegen elektronisch kontrolliert: Über eine Änderung der Drosselklappenstellung und über die Ladedruckregelung des Turboladers wird das Drehmoment dosiert statt schlagartig und auch nur bis zu einem bestimmten Wert erhöht. Das gleiche geschieht auf kurviger Strecke: Ein Lenkwinkelsensor erkennt das Streckenprofil und regelt in den ersten beiden Gängen per Drosselklappeneingriff den Füllungsgrad.

Um das Durchdrehen der Antriebsräder beim starken Beschleunigen im ersten Gang zu verringern, wird ebenfalls über die Drosselklappe und das „Waste-Gate“-Ventil des Turboladers eine extreme Leistungsentfaltung unterdrückt. Das Stabilitätssystem DSC erfasst darüber hinaus die unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten der Vorder und Hinterräder und greift seinerseits ins Motormanagement ein.

Kurz und knackig – das manuelle Sechsganggetriebe
Ein Sechsgang-Handschaltgetriebe macht das Fahrerlebnis im Mazda3 MPS noch intensiver. Die Dreiwellen-Konstruktion kommt mit der gleichen Einbaulänge wie das konventionelle Mazda-Fünfganggetriebe aus und erlaubt die volle Ausnutzung der erhöhten Motorleistung. Eine Dreifachkonus-Synchronisierung für die ersten drei Gänge sowie eine Doppelkonus-Konstruktion für den vierten Gang gewährleisten kratzfreies Schalten. Gewechselt werden die Gänge auf kurzen, klar definierten Wegen und mit geringem Kraftaufwand.

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