Zeitung Heute : Dieselmotoren: TDI im Golf erfüllt

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Strenger werdende Abgasnormen bereiten insbesondere den Dieselmotoren-Entwicklern viel Kopfzerbrechen. Ihr Hauptproblem sind dabei einerseits die Partikelemissionen und andererseits die Stickoxide. Priorität bei allen Maßnahmen zur Schadstoffminderung haben dabei die innermotorischen Maßnahmen - also alles, was die Verbrennung so optimiert, dass die Rohemisssionen möglichst niedrig sind. Erst an zweiter Stelle stehen Abgasnachbehandlungssysteme, mit denen im Abgas enthaltene Schadstoffe gezielt vermindert werden.

Deshalb haben auch Partikelfilter, wie sie zum Beispiel von Peugeot/Citroën inzwischen in dem meisten Baureihen der HDi-Diesel mit Common-Rail-Hochdruckeinspritzung eingesetzt werden, für Volkswagen nicht bei allen Motoren Priorität. Für den verbesserten 1,9-Liter-TDI mit 74 kW (100 PS), der bereits vom Juni an als zweiter Direkteinspritzer von VW nach dem 1,2-l-TDI im Drei-Liter-Lupo künftig die anspruchsvolle deutsche Abgasnorm D4 erfüllen wird, setzt VW deshalb auf eine Technik ohne Partikelfilter.

Erreicht werden die strengen Grenzwerte zum einen durch eine verbesserte Einspritztechnik, bei der besonders fein bearbeitete Düsenlöcher eine noch feinere Zerstäubung des Kraftstoffs ermöglichen. In Verbindung mit neuen Kolben mit ebenem Boden und darauf abgestimmten Ventilen wird eine noch bessere Verbrennung des Kraftstoffs erreicht, bei der die Partikelbildung stark vermindert wird.

Um die Bildung von Stickoxiden zu vermindern, setzt VW auf ein neues Konzept bei der Abgas-Rückführung, die durch Senkung der Brennraumtemperaturen die Stickoxidbildung verringert. Künftig setzt VW auf eine Kühlung des rückgeführten Abgases. Setzt man dieses Verfahren richtig ein, dann vermeidet man auch, dass sich zwar die Stickoxide verringern, die Partikelemissionen aber steigen.

Damit der Oxidationskatalysator nach dem Kaltstart schnell anspringt, ist er besonders dünnwandig gebaut und das Abgasrohr zu ihm hat eine Luftspaltisolierung, die Wärmeverluste minimiert. So entstehen während der Warmlaufphase nur wenige oxidierbare Abgasbestandteile und der im Golf eingesetzte TDI mit 74 kW (100 PS) unterschreitet die E4-Grenzwerte bereits mit Zweiventiltechnik. Das schafft Raum, mit Hilfe der vorgesehenen Vierventiltechnik die Schadstoffe noch weiter zu senken.

Größere Fahrzeuge mit größeren Motoren brauchen ein Filter

Die Einhaltung der strengen E4-Abgasnormen allein durch die Optimierung der Verbrennung gelingt nach derzeitiger Kenntnis nur bei kleineren Fahrzeugen. So benötigt man bei größeren Autos auch eine Abgasnachbehandlung. Volkswagen setzt dabei bei Partikeln und Stickoxiden auf ein Verfahren mit der Bezeichnung CRT (Continuous Regeneration Trap). Das Filter wird dabei zu maximal 20 bis 30 Prozent mit Partikeln beladen. Bei diesem Wert setzt die aktive CRT-Funktion ein, die eine Arbeitstemperatur von etwa 300 Grad erfordert, die durch eine sanfte Nacheinspritzung erreicht wird. In einem motornahen Oxidations-Katalysator wird dann Stickstoffdioxid erzeugt, mit dem der Ruß in einem zweiten Oxidations-Katalysator zu Kohlendioxid verbrannt wird. Sobald die Filterbeladung unter 20 Prozent gesunken ist, wird der Prozess beendet und erneut gestartet, wenn die Beladung wieder 30 Prozent erreicht hat. Als Steuergrößen für das System dienen Temperaturen und Druckdifferenzen vor und nach dem Filter.

Ein Problem beim Betrieb dieses Systems kann allerdings der heute noch im Kraftstoff enthaltene Schwefel sein. Denn dadurch kommt es in den Katalysatoren zu einer schleichenden Schwefelvergiftung, die die CRT-Funktion beeinträchtigt und zu einem dramatischen Anstieg der Filter-Beladung mit Ruß führen kann. In solchen Fällen muss beim derzeitigen CRT-System gewissermaßen eine "Notbremse" gezogen werden. Die besteht darin, dass durch Nacheinspritzung die Abgastemperatur kurzzeitig auf rund 500 Grad Celsius erhöht wird. Dann wird der Ruß durch Zufuhr von Luftsauerstoff verbrannt.

CRT mit der fast hundertprozentigen Reinigung von Partikeln genügt bei größeren Motoren allerdings nicht, um in allen Betriebspunkten auch die erforderliche Stickoxidreduktion nach EU4 zu erreichen. Dann müssen mit Hilfe eines Stickoxid-Speicherkats die Stickoxide aufgefangen und der Katalysator durch regelmäßiges kurzeitiges Fahren mit fettem Gemisch gereinigt werden.

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