Der Dieselmotor ist wegen seiner Wirtschaftlichkeit
und seiner Robustheit das bevorzugte Antriebskonzept für den Nutzfahrzeug-Einsatz.
Moderne Dieselmotoren besitzen CO- und Kohlenwasserstoff-Emissionen, die
deutlich unter den (auch zukünftigen) Grenzwerten liegen. Handlungsbedarf
besteht allerdings bei den NOx- und Partikelemissionen, die den Dieselmotor
in der Vergangenheit immer wieder in die öffentliche Diskussion gebracht
haben. Während die NOx-Emissionen im Abgas von Pkw-Ottomotoren in den
vergangenen 10 Jahren bei steigender Laufleistung um nahezu 75% gesenkt
werden konnten, sind die aus Nfz-Dieselmotoren emittierten Mengen an NOx
unverändert hoch (s. Abb. 1).
Der Unterschied liegt darin begründet, daß beim
Pkw mit dem 3-Wege-Katalysator ein Abgasnachbehandlungssystem zur Verfügung
steht, das im Laufe der 90 er Jahre nahezu flächendeckend zum Einsatz
kam. Für den Dieselmotor war ein vergleichbares System, bedingt durch
die besondere Zusammensetzung des Dieselabgases, nicht verfügbar.
Betrachtet man die Schätzungen bis zum Jahr 2010,
so wird deutlich, daß auch bei den NOx-Emissionen aus Nfz-Dieselmotoren
eine deutliche Reduzierung erwartet wird, obgleich die Laufleistung der
Nfz in diesem Zeitraum eher noch zunehmen wird. Diese erwartete Halbierung
der NOx-Emissionen hat ihre Ursache in den Grenzwert-Vorgaben, die in
den zukünftigen Schritten der europäischen Gesetzgebung, EURO 3, 4 und
5 vorgesehen sind. Die geplanten Grenzwerte sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
Ab 2005 ist auch die Anwendung von On-Board-Diagnose-Systemen
(OBD; Überprüfung der Funktionstauglichkeit des Abgasnachbehandlungssystems
während des Betriebs im Fahrzeug) für die schweren Nutzfahrzeuge zwingend
vorgeschrieben [2]. Geichzeitig ist die Funktionalität der Abgasreinigungsanlage
über die Fahrzeugnutzungsdauer nachzuweisen. Für schwere Nutzfahrzeuge
werden vom Gesetzgeber 500 000 km oder fünf Jahre angesetzt.
Die Anpassung der Motor-Emissonen an die zukünftig
geforderten Grenzwerte allein durch innermotorische Maßnahmen wird durch
eine grundsätzliche Schwierigkeit belastet, die im sogenannten "Diesel-Dilemma"
zum Ausdruck kommt (s. Abb. 2), d.h. es besteht ein Zielkonflikt zwischen
Stickoxid-Emission, Partikel-Emission und Kraftstoffverbrauch, der physikalisch
nicht zu lösen ist. Eine Zunahme des Kraftstoffverbrauchs bei zukünftigen
Motoren ist jedoch aus wirtschaftlichen Gründen auf keinen Fall akzeptabel.
Die Grenzwertvorschläge für EURO 4 bzw. 5, insbesondere
die NOx-Werte von 2.0 g/kWh im ESC- und ETC-Test, sind sehr wahrscheinlich
durch innermotorische Maßnahmen nicht erreichbar und es wird, das ist
auch erklärter Wille des Europäischen Ministerrates, je nach Entscheidung
des EU-Parlaments 2005 oder 2008 zusätzlich zu einem Partikelminderungsverfahren
ein Entstickungssystem als Abgasnachbehandlungseinrichtung eingesetzt
werden müssen. Der Einsatz eines solchen Verfahrens bietet den Motorenentwicklern
die Möglichkeit, den o.g. Zielkonflikt zu entkoppeln und verbrauchsoptimierte
Motoren mit deutlich geringeren Partikelemissionen zu entwickeln.
DENOX
- Katalysatoren 