Strecke gemacht

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München, 14. April 2016 – Im Vorfeld des 37. Internationalen Wiener Motorensymposiums, das am 28. bis 29. April 2016 im Kongresszentrum der Hofburg Wien stattfindet, meldet Continental eine Verbesserung der Stickoxid (NOx)-Umwandlung bei seinen Metallfolien-Katalysatoren für Ottomotoren. Eine geänderte Führung des Abgases spart einen zweiten Katalysator am Wagenboden ein und vermeidet Wirkungsgrad- und Alterungsprobleme beim Einsatz in Verbindung mit Wastegate-Turboladern.

Bislang genügte es, wenn die Katalysatorhersteller die durch Wellung und Wicklung des Trägerblechs entstehenden Kanäle regelmäßig unterbrachen. Durch solche Störstellen konnte man der ansonsten an der Oberfläche anliegenden (laminaren) Strömung ausreichend Turbulenz mitgeben, um den größten Teil der Moleküle im Abgas mit der reaktiven Beschichtung in Kontakt und damit zur Reaktion zu bewegen.

Künftig müssen europäische Fahrzeuge mit Ottomotoren durch die gesetzliche Einführung der Messung im Fahrbetrieb (Real Driving Emission) die NOx-Grenzwerte in nahezu allen Fahr- und Lastsituationen erfüllen. Ohne schon genau zu wissen, was das genau bedeuten wird, ist schon so viel sicher: Die NOx-Umwandlung muss über einen sehr großen Kennfeldbereich des Motors gewährleistet sein, „nicht ‚nur’ in den bisherigen Testzyklen“, wie Continental schreibt. Die heute üblichen, wegen des schnelleren Anspringverhaltens („light-off“) möglichst nah am Motor montierten Katalysatoren stoßen dabei an ihre Grenzen.

Zu kurzes Rohr

Zwei Hauptursachen hat Continental identifiziert: Zum einen ist wegen der komplizierten Randbedingungen im Motor das Kraftstoff-Luft-Verhältnis („Lambda“) von Zylinder zu Zylinder nicht immer ideal. Das gilt vor allem im transienten Bereich, also bei starken Last- und/oder Drehzahländerungen. Weil hier beispielsweise aufgrund von Druckpulsationen keine Verbrennung der anderen vollkommen gleicht, können einzelne „Gasblasen“ mit zu weit abweichenden Lambdawerten entstehen. In ihnen sinkt die Konvertierung von NOx zu stark für die heutigen Anforderungen an die Abgasqualität.

In vergangenen Motorgenerationen konnte man solche sogenannten Einzelzylinder-Lambdaeffekte im Rohabgasstrom durch Vermischung im Auspuffrohr vor dem Kat verringern. Gerade bei den modernen, motornah-platzierten Katalysatoren fehlt dazu aber die nötige Strecke – das Abgasrohr zwischen Zylinderkopf und Abgasreinigung ist dafür schlicht zu kurz. Wo es sich nicht vermeiden ließ, ordnete man daher einen zweiten Katalysator am Unterboden für die Umwandlung der verbleibenden Stickoxide an. Dieser Kompromiss macht das Auto teurer, schwerer, kostet Bauraum und erzeugt unerwünscht höheren Abgasgegendruck.