Damit aus Luft kein Schadstoff wird

Weniger Stickoxide bedeuten mehr Verbrauch und damit CO2. Oder umgekehrt. Diese Daumen-Gleichung ist das große Dilemma für die Entwickler von Dieselmotoren. Warum das so ist, erklärt Heinrich Dismon, der Entwicklungschef der Neckarsulmer KSPG AG, im Gespräch mit unserem Redakteur Manfred Stockburger.

Herr Dismon, warum haben Dieselmotoren Probleme mit Stickoxiden?

Heinrich Dismon: Dieselmotoren arbeiten mit Luftüberschuss. Das heißt, dass im Brennraum mehr Sauerstoff ist, als für die Verbrennung des Kraftstoffes grundsätzlich benötigt wird. Luft enthält aber zum Großteil auch Stickstoff, und unter bestimmten Verbrennungsbedingungen bilden sich daraus Stickoxide. Je höher die Temperatur ist, umso mehr ist das der Fall.

Also muss man einfach die Temperatur absenken?

Dismon: Im Prinzip ja, aber ganz so einfach ist das nicht: Für motorische Spitzenleistungen bei gleichzeitig geringem Verbrauch benötigt man Spitzenverbrennungsdrücke. Um die zu erreichen, braucht es hohe Verbrennungstemperaturen.

Wie geht das dennoch?

Dismon: KSPG arbeitet schon lange an der Optimierung des Dieselmotors. Unser Ansatz ist es, dem Motorenentwickler zu helfen, die Roh-Schadstoffemissionen zu minimieren und die Verbrennung so zu steuern, dass möglichst wenig Schadstoffe entstehen. Eine bei heutigen Dieselmotoren unverzichtbare Technologie ist die Abgas-Rückführung. Einfach gesagt wird der Luft im Brennraum dabei Abgas zugesetzt, was zwei Effekte zur Folge hat: Es gibt dann weniger Stickstoff, der oxidieren könnte. Und zugleich kann das Abgasgemisch auf Grund seiner höheren Wärmekapazität gegenüber der Luft mehr Wärme absorbieren, wodurch sich die Spitzentemperatur im Brennraum absenken lässt. Die Bildung von Stickoxiden wird dadurch deutlich gemindert. Kühlt man das Abgas vorher ab, wird dieser Effekt noch größer.

Die Formen der Kolben beim Diesel haben sich in den letzten Jahren aber auch verändert. Warum?

Dismon: Ja, durch die Ausgestaltung der Kolbenmulde, in die der Kraftstoff eingespritzt wird, kann man die Verbrennung ebenfalls entscheidend beeinflussen. Dies erfolgt insbesondere durch die optimierte Mischung von Diesel und Luft. Außerdem erreichen wir so, dass kein Brennstoff an die Zylinderwand gelangt. Das reduziert die Menge unverbrannter Kohlenwasserstoffe, die ja grundsätzlich auch Schadstoffe sind.

Seit kurzem gilt in Europa ja die Euro 6 Abgasnorm. Ist diese Norm mit Abgasrückführung und besseren Kolben erreichbar oder brauche ich auf alle Fälle eine Abgasnachbehandlung mit Harnstoff?

Dismon: Bei Euro 6 geht es je nach Fahrzeug- und Motorengröße nicht mehr um ein Entweder-oder. Das mittels Abgasrückführung erzielte Rohemissionsniveau ist die Basis für eine optimale Auslegung der nachgeschalteten Denoxierung, also Entfernung der Stickoxide aus dem Abgas. So kann die Größe des Speicherkatalysators oder die Harnstoffmenge für den SCR-Katalysator kleiner bemessen werden.

In den vergangenen Jahren ging es in der Motorenentwicklung ja aber vor allem um das Thema CO2.

Dismon: Die Reduzierung der Schadstoffe ist für uns Zulieferer seit vielen Jahren ein zentraler Aspekt der Motorenentwicklung, während die neueren gesetzlichen Vorschriften zur Verbrauchssenkung eine hohe zusätzliche Herausforderung darstellen.

Welche Rolle spielt der Dieselmotor dabei?

Dismon: Der Diesel ist aus meinem Blickwinkel nach wie vor ein sehr gutes Antriebskonzept. Ohne ihn werden die Hersteller das Ziel, den europäischen Flottenverbrauch auf 95 Gramm CO2 pro Kilometer zu reduzieren, wohl kaum erreichen. In Europa sind etwa 50 Prozent der Pkw mit den effizienteren Dieselmotoren unterwegs. Die 95 Gramm alleine mit Ottomotoren zu erreichen, wäre eine sehr, sehr große Herausforderung.

 

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