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Haben Dieselmotoren eine Zukunft?

Spagat zwischen Effizienz und Emission

Umweltzone Foto: Bosch 10 Bilder

Die Wirtschaftlichkeit des Dieselmotors unbestritten, doch die Abgasvorschriften machen ihn immer aufwändiger und teurer - jetzt beschädigt auch noch der VW-Manipulationsskandal sein Image. Wie geht es weiter?

21.09.2015 Klaus-Ulrich Blumenstock

Vor 122 Jahren zum Patent angemeldet

122 Jahre nach der Patentanmeldung des Dieselmotors bietet der Selbstzünder immer noch ein enormes Entwicklungspotenzial. Dessen Aktivierung lohnt sich angesichts des Verbrauchsvorteils gegenüber seinem Benzinbruder, sind sich Dieselexperten sicher.

Und dass selbst der Dieselmotor heutiger Prägung noch weitere Verbrauchsverbesserungen von rund 15 Prozent verspricht, davon ist Rolf Bulander, Geschäftsführer Antriebstechnik bei Bosch, überzeugt.

Die künftigen Flottenverbrauchsziele in der EU, ist er sich sicher, seien ohne Diesel schlicht nicht erreichbar. Auch wenn die EU dank der Intervention der Bundesregierung den Zeithorizont zur Einführung verbindlicher Verbrauchsziele wieder auf die lange Bank geschoben hat, bleiben sie für die Techniker ein festes Ziel.

Vorgegebene Ziele erreichbar

Die bis ursprünglich 2020 geplante Marge von nur noch 95 Gramm pro Kilometer entspräche seit dem Beschlussjahr 2009 einer Verbrauchsminderung von rund 35 %. Und selbst eine Minderung um rund 50 % auf 70 Gramm CO2/km für ein durchschnittliches Neufahrzeug hatte die EU-Kommission ursprünglich bereits ins Auge gefasst.

Doch die Bosch-Ingenieure senden eine klare Botschaft aus: Mit einem Technikmaßnahmen-Paket von weiteren innermotorischer Optimierung bis hin zu einer teilweisen Hybridisierung ist das 95-Gramm-Ziel längst keine ferne Illusion mehr. Das sind ehrgeizige Ziele, die für den Dieselmotor eine weniger schwere Hürde darzustellen scheint als für Ottomotor.

Diesel mutiert zum Saubermann

Auslöser für einen einem regelrechten Dieselboom bis hinunter in die Kompaktklasse waren Mitte der 70er schnell laufende Dieselmotoren à la VW Golf Diesel, die schließlich auch mit der bis dahin fehlenden Diesel-Dynamik aufräumten.

Technische Meilensteine der Dieselentwicklung

Technische Meilensteine wie Verteilereinspritzpumpe, Turboaufladung mit variabler Turbinengeometrie, Direkteinspritzung samt der schrittweisen Steigerung des Einspritzdrucks auf 1.000 und heute sogar auf bis zu 2.500 bar, Common Rail-Speichereinspritzsysteme, die es mit bis zu acht Mehrfacheinspritzungen ermöglichen, den Verbrennungsverlauf sehr weitgehend zu steuern, markieren den Entwicklungsweg des Diesel bis heute.

Seinem Verbrennungsprinzip hat der Selbstzünder schon seit jeher die günstigen Verbrauchswerte zu verdanken.

Diesel als lahme Dreckschleuder?

Dafür wurde er auch über Jahrzehnte hinweg als lahme Dreckschleuder gering geschätzt. Rümpfte man noch in den 70ern vor allem über die dem Auspuff entweichenden Rußwolken die Nase, so gerieten mit dem wachsenden Umweltbewusstsein auch die Stickoxide in den Fokus der reglementierenden Gesetzgebung.

Die seit dem 1. Januar 1993 gültigen Abgasgrenzwerte in der EU samt deren bis heute stufenweise Verschärfung setzten eine durchaus segensreiche technische Entwicklung in Gang, durch die der Diesel sein früheres Image längst hinter sich gelassen hat.

Immer höherer technischer Aufwand für Abgasreinigung

Dazu war dann – parallel zu den steigenden Emissionslimits – auch ein erheblicher technischer Aufwand notwendig. Neben den "innermotorischen Maßnahmen" gilt das vor allem für die andere Seite der Medaille, die Abgasnachbehandlung.

Nach dem Oxidationskatalysator zur Umwandlung unverbrannter Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) in ungiftiges Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser war schon bald ein Filter zur Begrenzung unverbrannter und gesundheitsschädlicher Partikel unumgänglich.

Diesel-Partikelfilter und seine Regeneration

Da es freilich nicht genügt, die Partikel im Filter zurückzuhalten, bedarf es einer aufwendigen Steuerung zu seiner Regeneration, sobald die Filterbeladung einen gewissen Grenzwert erreicht.

Bei Bosch heißt diese Steuerung Departronic. Zur Regeneration von Partikelfiltern setzt sie auf ein Dosiersystem, das exakt dosierten Dieselkraftstoff in den Abgasstrom vor dem Oxidationskatalysator einspritzt. Durch das Verbrennen des Kraftstoffs wird die Abgastemperatur auf rund 600 Grad Celsius erhöht und brennt dadurch den angesammelten Ruß ab.

Doch damit allein kann sich der Dieselmotor noch immer keine saubere Weste erwerben, was an seinen Stickoxid-Emissionen liegt. Ab Mitte 2014 verlangt die Europäische Union eine drastische Reduzierung von Stickoxid-Emissionen bei neuen Pkw und leichten Nutzfahrzeugen.

Durch SCR Stickoxide um 95 % reduzieren

Die technische Problemlösung heißt bei Bosch Denoxtronic, abgestuft für alle Fahrzeugklassen, mit der sich die Stickoxide um bis zu 95 Prozent reduzieren lassen. Primär für Nutzfahrzeuge, SUV und größere Pkw setzt der Zulieferer auf die Selektive katalytische Reduktion (SCR), bei der die Flüssigkeit AdBlue, eine unbedenkliche Harnstofflösung, eingespritzt wird, die mit den Abgasen reagiert und Stickoxide in harmlosen Wasserdampf und Stickstoff umwandelt.

Dass ein solches System den Dieselmotor natürlich auch mit Zusatzkosten belastet, können und wollen die Bosch Strategen nicht bestreiten, doch verweisen sie darauf, dass die Denoxtronic sogar den Kraftstoffverbrauch um bis zu fünf Prozent senken kann und sich das System dadurch zu einem Gutteil von selbst amortisiert.

Euro 6 durch innermotorische Maßnahmen machbar

Allerdings gibt es bereits heute Autos in der Subkompakt-Klasse, die den von der EU-Kommission vorgegebenen NOx-Emissionsgrenzwert von 80 Gramm pro Kilometer der Euro 6 Norm erreichen – und zwar allein durch innermotorische Maßnahmen, wie Entwicklungsleiter Jürgen Gerhardt versichert. Da habe sich die Einspritztechnik in den letzten Jahren enorm weiterentwickelt. Und künftig verspricht eine sensorgesteuerte Regelung der Verbrennung noch weiteres Potenzial.

Noch aber ist die Abgasrückführung vor allem in der Kompakt- und Mittelklasse das probateste Mittel zur Senkung der Stickoxidemissionen.

Jeder 2. Neuwagen ein Diesel

Bei Bosch jedenfalls ist man von der Zukunftsfähigkeit des Diesels fest überzeugt. Kein Wunder, ist inzwischen jeder zweite Neuwagen in Deutschland heute ein Selbstzünder. Denn mittlerweile ist er nicht nur sparsam und sauber, er vermittelt mit seinem typischen bulligen Drehmoment bei gleichzeitig kultiviertem Lauf längst auch den lange vermissten Fahrspaß.

Zumindest für die nächsten Jahrzehnte wird er für die Automobilität unverzichtbar bleiben – auch als Teil eines Hybridantriebs wie zum Beispiel im Peugeot 3008 HYbrid4 oder im Volvo V60.

Gewaltige Wachstumschancen in China und Indien

Vor allem in aufstrebenden Märkten wie China und Indien prognostizieren die Marktexperten gewaltige Wachstumschancen für den dieselbetriebenen Pkw. Und selbst im widerständigen US-Dieselmarkt, wo heute der Anteil bei den Pkw-Neuzulassungen bei etwa 2,7 % dümpelt, gehen die Bosch-Strategen bis 2018 dank eines deutlich ansteigenden Angebots bei den Light Vehicles von einem Marktanteil von 10 % aus. Ob das angesichts des sich jetzt bahnbrechenden VW-Dieselskandals in den USA wirklich so kommt, ist völlig offen.

Noch schwieriger dürfte es im Diesel-abstinenten Japan aussehen, wo der moderne Pkw-Selbstzünder noch nicht einmal einen Zulassungsanteil von einem Prozent erreicht. Doch könnte dort im dichten Verkehr der städtischen Ballungszentren der Diesel-Hybrid Türöffner für eine Technik sein, die bisher nur dem Nutzfahrzeug vorbehalten bleibt.

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