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Diesel Motoren  Technik: Selbstzünder

Diesel mit Zukunft?



Selbst für Vielfahrer wird es immer schwieriger, zwischen Dieselmodellen und Benzinern abzuwägen. Wie schaut die Zukunft der Selbstzünder-Aggregate aus?

 
 Selbstzünder
  
 Selbstzünder  - Foto: Hersteller  Selbstzünder - Foto: Hersteller  Selbstzünder - Foto: Hersteller  Selbstzünder - Foto: Hersteller  Selbstzünder - Foto: Hersteller  Selbstzünder - Foto: Hersteller

Früher war alles einfacher. Wer über 20.000 Kilometer im Jahr gefahren ist, der holte sich einen Diesel. Dann waren es 25.000 Kilometer und mittlerweile muss man schon sehr genau rechnen, um den finanziellen Vorteil eines Automobils mit Selbstzünder-Aggregat zu realisieren. Dazu kommen Gedankenspiele der EU, den Dieselkraftstoff zu besteuern. Zudem gilt ab September 2014 die Euro-6-Norm für alle Neufahrzeuge, die eine Reduzierung der Stickoxidanteile (NOx) im Abgas auf 80 mg/km vorsieht. Das gilt auch für die Selbstzünder Die Konsequenz für die Entwickler: Es muss ein Kompromiss zwischen Downsizing, PS-Zahl und Emissionen gefunden werden, um diese strenge Abgasnorm zu stemmen.

Da beim Downsizing so langsam die Grenze des faktisch Möglichen erreicht ist - weniger als ein oder zwei Zylinder gehen halt nicht -, versucht man die Verbrauchsspirale mit einer Vielzahl von innermotorischen Maßnahmen umzukehren. In erster Linie bei der Einspritzung. Und gerade bei der Injektion deutet sich ein grundlegender Paradigmenwechsel an. Mittlerweile feiern Magnetventile ein Comeback. Die Injektoren erreichen mittlerweile eine identische Einspitzschnelligkeit und -Präzision wie die Piezo-Variante, sind aber billiger in der Herstellung und womöglich auch haltbarer. Topmoderne Diesel spritzen den Treibstoff mit über 2.000 bar ein.

Die nächste Generation der Selbstzünder steht schon vor der Tür. PSA-Peugeot-Citroen-Motorenchef Christian Chapelle rechnet mit Einspritzdrücken, die an der 3.000-bar-Grenze kratzen. Ein weiterer Ansatz sind die Einspritzzyklen. Mittlerweile ist es Standard, dass pro Verbrennungsvorgang mehrmals Kraftstoff eingespritzt wird.

Diese Zahl wird in Zukunft auch steigen. Sind es aktuell zwei bis drei Einspritzungen vor und nach der Hauptexplosion des Luft-Kraftstoff-Gemisches, soll sich in Zukunft die Anzahl der Prä- und Post-Injektionen auf vier bis fünf steigen. Aber selbst diese Grenze ist eine dynamische. Auf die Frage, wann das Ende der Entwicklung der Selbstzünder erreicht ist, hört man von den Verantwortlichen immer eine stereotype Antwort: "Gar nicht".

Neben der erhöhten PS-Zahl, helfen die ausgeklügelten Einspritzungsvorgänge auch beim Verringern der Abgase. Doch das alleine reicht nicht, um die geforderte EU-6-Norm zu erreichen. Beim prinzipiellen Ansatz, wie dieses Ziel zu erreichen ist, besteht in den Ingenieursabteilungen der Automobil-Hersteller grundsätzlich Einigkeit: Eine Kombination aus Partikelfilter, Katalysator und einer gezielten Einspritzung aus dem Harnstoff "AdBlue", sorgen für niedrige Emissionswerte.

Diesel Motoren, Technik
Der zentrale Abgasstrang ist eine Sache, das Problem der Emissionen bei der Entstehung zu packen, eine andere
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Doch da hören die Gemeinsamkeiten auch schon auf. Während einige Hersteller auf DeNox-Speicherkatalysatoren setzen, verbauen andere einen SCR (Seletive Catalytic Reduction)-Kat, also eine gezielte katalytische Reduzierung. Dazu kommt eben die Harnstoffeinspritzung, die die Stickoxide in Stickstoff und Wasserdampf umgewandelt.

Doch der nächste Schritt in der Abgasbehandlung steht kurz bevor: PSA-Peugeot-Citroën stellt die Anordnung der Abgasnachbehandlung bei dem Blue-HDI Abgasstrang kurzerhand auf den Kopf. Bei dem neuen System ist der SCR-Katalysator nämlich vor und nicht nach dem Partikelfilter verbaut. Bisher war das sehr schwierig, weil der Partikelfilter so nicht heiß genug werden konnte.

Doch das Problem lösen die Franzosen mit einem weiteren Additiv. Damit braucht der Partikelfilter lediglich eine Betriebstemperatur von 450 bis 500 statt 600 Grad. Das hat zur Folge, dass der Filter effektiver arbeitet, auch bei langsameren Geschwindigkeiten. Das System soll sehr robust sein und zu einer weiteren Reduktion der CO2-Emissionen um zwei bis vier Prozent führen.

Doch der zentrale Abgasstrang ist eine Sache, das Problem der Emissionen bei der Entstehung zu packen, eine andere. Am besten sind die Schadstoffe, die erst gar nicht generiert werden. Deswegen konzentrieren sich die Ingenieure auch auf innermotorische Entwicklungen - wie Beschichtungen, die die Reibung weiter reduzieren sollen. In der Verlosung sind auch exotische Werkstoffe, wie eine Beschichtung aus Diamant.

Volkswagen setzt bei seinen modernen Dieselmotoren der Baureihe EA288 auf Kolbenringe mit geringerer Vorspannung, einer verbesserten Stegkühlung zwischen den Zylindern sowie den Einsatz von Wälzlagern für die Antriebs-Nockenwelle und die Ausgleichswellen. Viele der Zusatz-Aggregate sind mittlerweile elektronisch geregelt und entlasten somit den Motor.

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