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08.11.2017 | Abgasnachbehandlung | Im Fokus | Onlineartikel

Potenziale der Abgasnachbehandlung in Dieselmotoren

Autor:
Stefan Schlott

Der Dieselskandal führt zu immer fragwürdigeren Veröffentlichungen und Argumentationsketten. Dabei gibt es gute Gründe, wieder zu mehr Sachlichkeit zurückzukehren.

Diesel-Bashing und kein Ende. Einer neuen Studie der European Federation for Transport and Environment zufolge, emittieren Dieselmotoren mehr Treibhausgase als Benziner. Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, stellen die Autoren der Nichtregierungsorganisation auf eine Lebenszyklusanalyse ab. Dabei schlägt das Raffinieren des Dieseltreibstoffs ebenso zu Buche wie die Produktion schwererer und komplexerer Motoren im Vergleich zu Benzinern. Und nicht zuletzt auch die höhere Laufleistung, weil Dieselkraftstoff ja billiger sei. "Unausgewogene Regulierungen" und "unfaire Besteuerungen", so die Autoren weiter, würden den Marktanteil von Dieselantrieben in Europa künstlich hochhalten, während es sich beim Diesel im Rest der Welt um ein Nischenprodukt handle.

Auch das Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC) hat sich kürzlich zu Wort gemeldet: Als Reaktion auf den Dieselskandal sollten die Steuervorteile des Diesels innerhalb der Europäischen Union (EU) nach Ansicht des MCC komplett gestrichen werden. In Deutschland beispielsweise würde Diesel dann zwar an der Zapfsäule etwa 20 Cent pro Liter teurer. Im Gegenzug könnten aber die CO2-Emissionen und der Ausstoß von Stickoxiden (NOX) innerhalb von fünf Jahren in Deutschland oder auch in Frankreich um jeweils etwa 10 Prozent gesenkt werden. "Denn vor allem Dieselfahrer reagieren auf Spritsteuererhöhungen deutlich preissensibler als bisher angenommen: Bei einem Preisanstieg von 20 Cent pro Liter würden sie etwa 14 Prozent weniger Kraftstoff tanken", heißt es in dem Papier mit dem Titel "Fuel Consumption Dynamics in Europe: Tax Reform Implications for Air Pollution and Carbon Emissions".

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Deutlich differenzierter setzen sich Matthias Diezemann, Christopher Severin, Maximilian Brauer und  Frank Bunar mit der Thematik auseinander. In ihrem Aufsatz Dieselmotor der nächsten Generation – Potenziale einer hochintegrierten Abgasnachbehandlung für die MTZ 9/2017 beschreiben sie zunächst einmal das Problem, dass verschiedene Fahrszenarien unterschiedliche Herausforderungen bei der Reduzierung des streckenspezifischen Schadstoffausstoßes ergeben: "Während die Emissionsreduzierung bei hochlastigen Zyklen eher eine Dimensionierungsfrage ist, gestaltet sich die Emissionsreduzierung im Tieftemperaturbereich grundsätzlich komplexer". 

Bei äußerst geringen mittleren Fahrgeschwindigkeiten (bis hin zum Stop-and-go-Verkehr in Stausituationen) könne die Temperatur der Abgasnachbehandlung unter die Arbeitstemperatur absinken. Treten dann direkt im Anschluss starke Beschleunigungen auf, werden die hohen Rohemissionen nur unzureichend nachbehandelt. Zur Vermeidung solcher Situationen muss die Abgasnachbehandlung den Autoren zufolge auf Temperatur gehalten werden. Dazu seien zusätzliche Abgastemperaturmanagement-Maßnahmen erforderlich. Als Ansatzpunkte dazu nennen die Autoren applikative Möglichkeiten, Strategien des variablen Ventiltriebs (Variable Valve Timing, VVT), Hybridisierung sowie die Positionierung der Abgasnachbehandlung.

Kombination von inner- und nachmotorischen Maßnahmen 

Auch Norbert Breuer, Thomas Hauber, Johannes Schaller, Ralf Schernewski, Stefan Stein und Ralf Wirth sprechen sich für eine geschickte Kombination verschiedener Techniken aus. In ihrem Kapitel Abgasnachbehandlung in Dieselmotoren des Fachbuchs Grundlagen Fahrzeug- und Motorentechnik schreiben sie: "Bisher wurde die Emissionsminderung beim Dieselmotor vorwiegend durch innermotorische Maßnahmen bewirkt. Bei vielen Diesel-Fahrzeugen werden die vom Motor freigesetzten Rohemissionen jedoch die zukünftig geltenden Emissionsgrenzwerte überschreiten. Die erforderlichen hohen Minderungsraten lassen sich voraussichtlich nur durch eine effiziente Kombination von innermotorischen und nachmotorischen Maßnahmen erreichen." Analog zur bewährten Vorgehensweise bei Benzinfahrzeugen würden deshalb auch für Dieselfahrzeuge verstärkt Systeme zur nachmotorischen Emissionsminderung (Abgasnachbehandlung) entwickelt. 

Problem dabei: Für den mit Luftüberschuss arbeitenden Dieselmotor kann der bei Benzinern übliche Dreiwegekatalysator nicht zur NOX-Reduktion eingesetzt werden, da im mageren Dieselabgas die HC- und CO-Emissionen am Katalysator bevorzugt nicht mit NOX reagieren, sondern mit dem Restsauerstoff aus dem Abgas. Die Beseitigung der HC- und CO-Emissionen aus dem Dieselabgas könne jedoch vergleichsweise einfach durch einen Oxidationskatalysator erfolgen, während sich die Entfernung der Stickoxide in Anwesenheit von Sauerstoff aufwendiger gestalte. Grundsätzlich möglich ist nach Ansicht der Autoren die Entstickung mit einem NOx-Speicherkatalysator oder einem SCR-Katalysator. 

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