Künftige Anforderungen an die Abgasnachbehandlung

Autor: Willard A. Cutler

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Europa hat in Bezug auf die Einhaltung der Partikelanzahlemissionen (PN) von Benzinmotoren mit Direkteinspritzung (GDI) derzeit die führende Rolle eingenommen (PN ≤ 6x1011 #/km). Eine Einengung der Anforderungen an Partikelemissionen von Ottomotoren sehen wir allerdings auch außerhalb von Europa. Der derzeitige Vorschlag für die künftige Abgasgesetzgebung in China – der ab dem Jahr 2020 starten soll – sieht vor, dass ab 2023 alle Ottomotoren strenge Grenzwerte für PN (≤ 6x1011 #/km) und Partikelmasseemissionen (PM ≤ 3 mg/km) einhalten müssen. In Kalifornien hat das Air Resource Board (CARB) vorgesehen, ab 2025 ebenfalls die Grenzwerte für alle Ottomotoren auf PM ≤ 1 mg/mi zu reduzieren. Indiens nächste Gesetzgebungsstufe wird ab April 2020 für DI-Benzinmotoren den gleichen PN-Grenzwert wie die EU verlangen. 

Fahrzeughersteller benötigen effektive Lösungen, die diese neuen Standards bei minimalen Kosten und Risiken erfüllen und sich nicht nachteilig auf die Fahrbarkeit auswirken. Auf der Suche nach geeigneten Lösungen werden, wie in allen Fällen, eine Vielzahl an Möglichkeiten betrachtet. Partikelfilter für Benzinmotoren (Gasoline Particulate Filter, GPF) scheinen sich dabei in allen Regionen als praktikable, kosteneffektive Lösung durchzusetzen. GPFs reduzieren die Partikelemissionen von Benzinmotoren mit Direkt- und Saugrohreinspritzung nicht nur in Rollentests, sondern auch im realen Fahrbetrieb – mit geringer Sensitivität gegenüber Motorlaufzeit, Kraftstoffnorm und Motor-Fahrzeug-Kombination.

Während Fahrzeughersteller sicherlich einen Großteil der Erfahrungen aus der Entwicklung von Systemen zur Einhaltung der Europäischen Abgasnorm auch auf Anwendungen in anderen Regionen übertragen können, so gibt es dennoch Unterschiede wie etwa bei Kraftstoffqualität, Fahrverhalten, Abgastemperatur etc. Des Weiteren muss berücksichtigt werden, dass ein Großteil der bisherigen Entwicklungstätigkeiten für Anwendungen mit DI-Ottomotoren stattfanden. Deutlich weniger Erfahrung gibt es für Motoren mit Saugrohreinspritzung.

Aufbau von Fertigungskapazitäten

In Vorbereitung für die erste Generation dieser neuen Technologie werden derzeit innerhalb der globalen Lieferkette entsprechende Fertigungskapazitäten aufgebaut. Es kann erwartet werden, dass im Laufe der kommenden Monate und Jahre zusätzliche Kapazitätserweiterungen in Europa und China bekannt gegeben werden.

Obwohl sich Partikelfilterapplikationen für Benzinmotoren heute sicherlich noch in den Kinderschuhen befinden, erwarten wir, dass sie in Zukunft einen integralen Bestandteil des Antriebsstrangs mit Ottomotor darstellen. Hierbei wird die kontinuierliche Zusammenarbeit zwischen den Applikations- und Entwicklungsorganisationen der Fahrzeughersteller und den Filter- und Katalysatorfirmen zu stetigen Verbesserungen in Bezug auf Leistungsfähigkeit und Kosten der Systeme führen.

Der gleichlautende Kommentar ist erschienen in der MTZ 12/2016.