Motivation

Moderne Motoren - weniger Abgas, mehr Leistung

Die immer schärfer werdenden Anforderungen an den Umweltschutz sind als wesentliche Motivation zur Weiterentwicklung motorischer Technologiebausteine zu verstehen. Heutzutage steht eine Vielzahl an Maßnahmen zur Verfügung, um den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen nachhaltig zu senken, ohne dabei auf ein anspruchsvolles Fahrverhalten verzichten zu müssen. Das technologische Potential der Verbrennungsmotoren liegt darin, auch in Zukunft in diesen Bereichen starke Verbesserungen erzielen zu können. Letztendlich wird die Auswahl der Technik neben den Marktrandbedingungen auch von Kosten/Nutzen-Betrachtungen abhängen.

Das stetig steigende Verkehrsaufkommen und die damit höheren Belastungen für die Umwelt verdeutlichen die Notwendigkeit nach einer immer strengeren Abgasgesetzgebung. Aufgrund motorseitiger Verbesserungen ist bei den Abgasemissionen in Deutschland eine Absenkung des Schadstoffausstoßes trotz zunehmender Verkehrsdichte zu verzeichnen (50-90% je nach Komponente). Die aktuellen Emissionsnormen stellen die Richtlinien der europäischen Abgasgesetzgebung dar und wurden vom Gesetzgeber vorgegeben. Daher müssen Fahrzeuge über Typ-Tests zwecks ihrer Emissionen verifiziert werden.

Ansätze zur Einhaltung der Abgasemissionsvorschriften

Die Weiterentwicklung bestehender bzw. die Entwicklung neuer Systeme wird motorseitig auch in Zukunft zu einer größeren Absenkung der Kohlenmonoxid-, Kohlenwasserstoff-, Partikel- und Stickoxidemissionen führen. Technisch wird diese Reduktion durch Technologien wie z.B. flexible Common-Rail-Einspritzung, Partikelfiltereinsatz, Abgasrückführung und modernste Katalysatortechnik umgesetzt. Die Effizienz der Triebwerke wird sich auch in Zukunft weiter erhöhen.

Der Ausstoß an CO2 ist für den Treibhauseffekt mitverantwortlich. Zur Reduktion dieser Emission hat sich die Europäische Union zeitlich gestaffelte Ziele gesetzt, um eine Absenkung des Flottenverbrauchs zu erreichen. Da die heutigen Maßnahmen zur Minderung der limitierten Emissionen im Hinblick auf die CO2-Emissionen aber nur bedingt hilfreich sind, stellt sich die Frage welche CO2-Ziele in naher Zukunft mit welchen verfügbaren Technologien erreichbar sein können. Begründet durch eine ab Mitte der 90er Jahre rasant gestiegene Akzeptanz des sparsameren Dieselmotors erreichte die CO2-Emission der PKW-Flotte im Jahr 2001 einen Wert von 165 g/km, eine Verbesserung zum Jahr 1995 als dieser noch bei 185 g/km lag. Bis zum Ende dieses Jahrzehnts besteht die Zielsetzung darin, eine weitere Reduktion der CO2-Flottenemissionen auf 95 g/km zu erreichen.

Moderne Motorenentwicklungstrends

Auf den Roadmaps der Entwickler befinden sich zahlreiche Trends zur Motorenentwicklung. Dabei stehen neben dem für den Kunden wichtigen „Fun2Drive“ das Leistungs- und Verbrauchsverhalten aber auch fahrzeugseitige Verbesserungen wie Dauerhaltbarkeit, Reibungsverminderung und Fahrzeuggewicht im Vordergrund.

Beim Dieselmotor kann auch in Zukunft durch Downsizing (= mehr kW/Liter Hubraum) und Lastpunktverschiebung weiteres Einsparpotential erschlossen werden. Um bei einem Downsizing ohne Einbußen an Drehmoment und ohne Einschränkungen des optimalen Betriebsbereichs der Turboaufladung zu arbeiten, sind heutzutage Lösungen wie zweistufig aufgeladene Motoren bei mehreren Automobilherstellern bereits in Serie.

Auch im ottomotorischen Bereich kann das Schlüsselwort Downsizing heißen. In diesem Fall wird das Downsizing unterstützt durch Abgasturboaufladung und modernste Benzindirekteinspritzung. Weitere Entwicklungsmöglichkeiten für verbrauchssparsamere und emissionsärmere Ottomotoren finden sich in den Bereichen der variablen Verdichtung, strahlgeführter Direkteinspritzung und der drosselfreien vollvariablen Ventiltriebe.