https://www.faz.net/-gy9-9zqxr

Verbrennungsmotor : Saubere Luft aus dem Auspuff

  • -Aktualisiert am

Bild: Volkswagen AG

Auf dem Wiener Motorensymposion zeigen Ingenieure, dass der Verbrenner noch Chancen hat und der Wasserstoffmotor vor einer Wiederbelebung stehen könnte.

          3 Min.

          Die alljährliche Wallfahrt der Motoringenieure zum Wiener Motorensymposion fand diesmal nur im virtuellen Raum statt. Die in den heimischen Arbeitszimmern aufgenommenen Vorträge haben überwiegend einen fast schon trotzigen Unterton: Die Verbrennungskraftmaschine kämpft zwar ums Überleben, zeigt sich dabei aber recht vital.

          Erste Voraussetzung für die Zukunftsfähigkeit dieses Antriebs ist es, so wenig Schadstoffe in die Luft abzugeben, dass er die Luftqualität in den Städten nicht mehr nennenswert beeinflusst. Der – von den Stückzahlen her – wichtigste neue Motor, der auf dem virtuellen Symposion präsentiert wurde, erreicht dieses Ziel. Der neue Zweiliter-Dieselmotor von Volkswagen, intern EA288 evo genannt, kommt im neuen Golf VIII auf Stickoxid-Emissionswerte zwischen neun und 19 Milligramm je Kilometer. Das sind keine Prüfstandswerte, sondern Ergebnisse von Realfahrten, ermittelt von der unabhängigen Prüforganisation Emission Analytics. Zur Erinnerung: Der Grenzwert liegt bei 80 Milligramm je Kilometer.

          Wichtigste technische Maßnahme ist eine zweifache Ausführung des SCR-Systems. SCR steht für „selektive katalytische Reduktion“ und ermöglicht durch die Einspritzung wässriger Harnstofflösung die Umwandlung von Stickoxiden in harmlosen Stickstoff. Allerdings erreicht ein solcher Katalysator nur bei Abgastemperaturen zwischen 200 und 600 Grad Celsius eine optimale Konversionsrate. Um nach einem Kaltstart schnell die Mindesttemperatur zu erreichen, ist der direkt hinter Motor und Oxikat angebrachte Partikelfilter daher mit einer SCR-Beschichtung versehen. In dieser Position wird es ihm jedoch bei schnelleren Autobahnfahrten zu heiß, dann springt ein zweiter SCR-Kat im Unterboden ein. Gleiches gilt für Stadtfahrten, auf denen der Partikelfilter freigebrannt wird.

          Dosiersystem für die Harnstofflösung

          Anders als in früheren Versionen des Motors verfügt der zweite Kat über ein eigenes Dosiersystem für die Harnstofflösung, Volkswagen nennt das „Twin Dosing“. Der Adblue-Verbrauch soll sich jedoch nicht verdoppeln, verspricht Motorenentwickler Markus Köhne. „Wir können das Reduktionsmittel nun viel exakter dosieren.“ Wer in Europa einen Volkswagen mit quer eingebautem Selbstzünder kauft, soll künftig nur noch diesen Motor in Leistungsstufen von 85 bis 147 Kilowatt bekommen. Der 1,6-Liter-Diesel fliegt schon bald aus dem Programm.

          Dass auch Benziner künftig keinen relevanten Einfluss mehr auf die Luftqualität haben müssen, zeigte Jochen Walther vom Zulieferer Bosch anhand eines technisch aufgerüsteten Direkteinspritzers. Der Ingenieur erhöhte unter anderem den Einspritzdruck von 300 auf 500 bar und führte eine zusätzliche Wassereinspritzung ein. Letztere senkt die Spitzentemperaturen bei hoher Motorlast und ermöglicht es so, ohne Klopfen im kompletten Betriebsbereich mit einem für den Katalysator geeigneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu fahren. Hinzu kommt eine neue Regelstrategie, die nicht mehr nur auf das gemessene Luft-Kraftstoff-Verhältnis reagiert, sondern mit Hilfe der Software das Sekundenbruchteile später auftretende Abgasverhalten antizipiert.

          Um die Emissionen nach einem Kaltstart zu verringern, wurde vor dem Kat zudem ein kleiner Brenner eingebaut, der kurzzeitig eine Wärmeleistung von 25 Kilowatt entfachen kann. Aktiviert wird er über einen Kontaktsensor bereits, wenn der Fahrer die Tür schließt. Lohn all der Mühen: Die Schadstoffemissionen sinken gegenüber einem Euro-6-Fahrzeug um 40 bis 80 Prozent. „Vor allem aber zeigen die Emissionen keine Abhängigkeit von der Fahrdynamik mehr“, berichtete Walther.

          Doch selbst wenn der Schadstoffausstoß auf null sänke, muss ein überlebensfähiger Verbrennungsmotor sich von fossilen Kraftstoffen verabschieden. Gilt es CO2 zu vermeiden, liegt der Einsatz eines kohlenstofffreien Kraftstoffs nahe. Doch die Wasserstoffverbrennung galt lange als chancenlos gegen Brennstoffzelle oder batterieelektrischen Antrieb. In Wien waren nun erste Anzeichen einer Wiederbelebung zu verzeichnen. Forscher der Technischen Universität Graz zeigten, dass die Schwierigkeit der niedrigen Leistungsdichte der Vergangenheit angehört, sofern eine moderne Abgasturbolaufladung eingesetzt wird.

          Ein Versuchsmotor mit zwei Liter Hubraum wurde dafür mit zwei von Bosch entwickelten Einspritzsystemen ausgerüstet: Das eine führt den Wasserstoff über zwei Ventile im Einlasskanal zu, man spricht in diesem Fall von äußerer Gemischbildung. Das zweite System arbeitet mit einem Hochdruckinjektor, der den Wasserstoff direkt in den Zylinder einbringt (innere Gemischbildung). Schon mit Saugrohreinblasung konnten spezifische Leistungen von rund 60 Kilowatt je Liter Hubraum erreicht werden. Im Betrieb mit der Direkteinspritzung schafft der Wasserstoffmotor sogar 83 Kilowatt je Liter Hubraum. Ein Vortrag von Thomas Korn, Gründer des Start-ups Keyou, zeigte, dass für schwere Nutzfahrzeuge perspektivisch auch die Gesamtkostenbilanz des Wasserstoffmotors deutlich günstiger als die der Brennstoffzelle sein könnte.

          Weitere Themen

          Perfekt organisiert

          Schlusslicht : Perfekt organisiert

          Geht doch: Kein Stress mit dem Senator Status der Lufthansa, kein dumpfes Navi im Golf. Wo die Unternehmen Gutes tun, darf Vater Staat nicht fehlen. Der kümmert sich um Schulausfall und führt die Impfpflicht ad absurdum.

          Saubere Lösungen

          Redox-Flow-Energiespeicher : Saubere Lösungen

          Redox-Flow-Batterien haben einige Vorteile, vor allem kann ihre Kapazität mit größeren Tanks beliebig erweitert werden. Doch die flüssigen Elektrolyten waren bisher nicht umweltfreundlich genug. Das könnte nun anders werden.

          Topmeldungen

          Nach Wahl Laschets : Söder hat keine Eile in Sachen Kanzlerkandidatur

          Markus Söder warnt nach dem CDU-Parteitag vor einem „Frühstart“ bei der K-Frage und nennt einen für ihn geeigneten Zeitpunkt. Die Grünen machen klar, dass sie im Wahlkampf die Unterschiede zur Union betonen wollen – trotz Aussichten auf eine Koalition.

          Newsletter

          Immer auf dem Laufenden Sie haben Post! Abonnieren Sie unsere FAZ.NET-Newsletter und wir liefern die wichtigsten Nachrichten direkt in Ihre Mailbox. Es ist ein Fehler aufgetreten. Bitte versuchen Sie es erneut.
          Vielen Dank für Ihr Interesse an den F.A.Z.-Newslettern. Sie erhalten in wenigen Minuten eine E-Mail, um Ihre Newsletterbestellung zu bestätigen.