Inhaltsverzeichnis

Je geringer der NOx-Anteil im Rohabgas, desto weniger Aufand muss betrieben werden, um es in der Abgasanlage unschädlich zu machen. Der positive Effekt der künstlich ineffizienten Verbrennung ist so groß, dass man generell für NOx-armes Abgas sogar einen höheren Rußausstoß inkauf nimmt, inklusive den für Dieselmotoren seit der Abgasnorm Euro4 praktisch unvermeidlichen Partikelfiltern.

Auf der anderen Seite darf allerdings das Abgas nicht zu kühl werden, denn das zur Abgasentstickung im SCR-Katalysator eingesetzte Reaktionsmittel wässriger Harnstoff ist nur wirkungsvoll einsetzbar, solange die Temperatur bei 200, mindestens jedoch 180 Grad C bleibt. Nun lassen aber gerade Betriebsphasen in niedriger Teillast wie etwa das Szenario „Stadtverkehr“ den gesamten Motor so stark auskühlen, dass die Eindüsung des Harnstoffs irgendwann eingestellt werden muss. Der Entstickungsprozess kommt schlimmstenfalls zum Erliegen.

Neue Herausforderung Realbetrieb

Das ist eins der Probleme, die ab September 2017 zusätzlich ins Spiel kamen. Die Typprüfung für Neuzulassungen verlangt seither die Abgasnorm Euro6d-TEMP, deren neuer Abgasmesszyklus einen Teil für die Emissionsmessung im Realbetrieb vorsieht, den sogenannten RDE (Real Driving Emissions). Da kommen auch sehr ungünstige Betriebsbedingungen ins Spiel, für die Bosch nun Lösungen vorgesehen hat.

Stellen Sie sich etwa eine längere Strecke bergab vor, auf der man den Motor mitbremsen lässt. Statt frisch angesaugter Luft, die der Motor im Schubbetrieb ohne Verbrennung laufend durch seine Zylinder in den Auspuff pumpt und dabei Zylinderkopf und Katalysatoren unnötig auskühlt, lässt Bosch ihn nun bei geschlossener Auspuffanlage heißes Abgas umwälzen. Dazu wird die ohnehin vorhandene Abgasrückführung gewissermaßen kurzgeschlossen und so die Abkühlung stark verlangsamt.

Ein weiteres Themenfeld mit verschärfter Auswirkung der Realbetriebs-Werte ist der Warmlauf des Motors nach dem sogenannten Kaltstart (gemeint ist damit: unterhalb der Betriebstemperatur). Bei hoher Last entsteht dann trotz vergleichsweise kühl verlaufender Verbrennung eine Menge NOx, das im SCR-Katalysator noch nicht aufgespalten werden kann. Bosch verkürzt daher diese Phase und bringt durch eine verfeinerte Steuerung der Einzeleinspritzungen möglichst viel zusätzliche Wärme in Brennraum und Auspuff. Das allein funktioniert so gut, dass auf eine energiefressende zusätzliche elektrische Heizung der Katalysatoren in fast allen Fahrzeugtypen verzichtet werden kann. Das begeistert die Hersteller, weil sie ja zusätzlich unter dem wachsenden Druck der Flottenverbrauchswerte stehen.

Aber auch bei der Verbrennung bei Betriebstemperatur konnten noch Potenziale gehoben werden. Hier ist ebenfalls viel wichtiger geworden, dass nun das normale Verhalten des Fahrers im Realbetrieb mit in die Messungen eingeht und nicht mehr nur mit vollkommen unrealistisch langsamen Gaspedalbewegungen gemessen wird wie auf dem Prüfstand. Aufladung und Abgasrückführung mussten daher viel reaktionsschneller werden, um in den Übergängen die Emission nicht vollkommen entgleisen zu lassen. Im Sinne eines NOx-armen Rohgases galt es zudem, einen höheren Ladedruck auch bei Teillast zu fahren, was wiederum eine höhere Abgasrückführrate verlangte.

Reaktionsschnelle Aufladung, hellwache Abgasrückführung

Daher schafft nun ein einfacher, optimierter Turbolader mit variabler Geometrie nur durch verringerte Massenträgheit und Reibungsverluste ein schnelleres Ansprechen und damit eine bessere Ladeeffizienz in wechselnden Betriebszuständen. Der Lader aus dem Lieferprogramm von BMTS (Bosch Mahle Turbo Systems) bekam dazu lediglich ein leichteres Turbinenrad, das Verdichterrad blieb unverändert, eine verbesserte Aerodynamik und wurde an der Lagerung der Turbinenwelle überarbeitet. Auf eine teurere Wälzlagerung, exotische Materialien für die Turbinenräder oder eine Luftspaltabdichtung der Welle konnte verzichtet werden. Allein auf dieser Basis konnte Bosch die Abgasrückführrate erhöhen, was in Verbindung mit einem bei wechselnder und Teillast erhöhten Einspritzdruck eine NOx-ärmere, aber hoch effiziente Verbrennung ermöglicht.