Twindosing - doppelte SCR-Einspritzung für saubere Dieselmotoren

Twindosing: saubere Diesel-Zukunft

17. September 2020
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Aktuelles

Wenn es im Volkswagen-Konzern um die Bewerbung von Dieseltechnologie geht, fühlt das Mar­keting offenbar schon Brandblasen, bevor es das heiße Eisen auch nur ange­rührt hat. Was schade ist – weil so die neue Twindosing-Technologie größten­teils unbemerkt eingeführt wurde. Vielleicht ist sie wirklich das nächste heiße Ding auf dem Markt, allerdings im positiven Sinn: Noch nie waren VWs Dieselmotoren so sauber un­terwegs wie mit diesem System – und das ohne die geringsten Leistungs­ein­bußen.

Nachdem sowohl Verbrauch (CO2) als auch Feinstaub-Ausstoß erfolgreich reduziert wurden, blieben de facto nur noch die Stickoxide – chemisch zu NOx zusammen­ge­fasst – als Restproblem. Und als Lieblings-Argument der Öko-Lobby, um das ge­liebte Feindbild Diesel eifrig weiter zu bespielen. Jetzt müssen sie sich nach einem ande­ren Aufhänger umsehen: Twindosing reduziert den NOx-Ausstoß von Selbst­zün­dern so umfassend, dass die Motoren die aktuelle Euro 6d-Norm bei den soge­nann­ten Real Driving Emissions (RDE) zur Typzulassung nicht nur erreichen, sondern dra­matisch unterbieten – und das in allen Fahrsituationen bzw. Betriebszuständen des Triebwerks.

Eine der Eigenheiten der Verbrennung von Dieselkraftstoff im Motor ist der Umstand, dass sie mit Luftüberschuss stattfinden muss. Der in der Luft zu etwa 78 Prozent ent­haltene Stickstoff (chemisch N2) reagiert beim Verbrennen mit dem Sauerstoff (che­misch O2), wodurch Stickstoff-Monoxid und -Dioxid entstehen. Sie können bei hoher Konzentration die Atemwege reizen, aber auch die Entstehung von Ozon beschleu­nigen oder dessen Abbau verzögern.

Als wirksames Mittel zur Reduzierung von NOx hat sich in der Abgasnachbehandlung die Verwendung von SCR-Katalysatoren mit spezieller Innen-Beschichtung in Kombi­nation mit Einspritzung der Harnstofflösung AdBlue etabliert. Beim Verdampfen des Harnstoffs wird Ammoniak frei, der auf der Beschichtung des SCR-Kats mit den Stick­oxid-Molekülen reagiert. Es entstehen Wasserdampf und Stickstoff, unbedenk­liche Hauptbestandteile der Atmosphäre.

Was dieser an sich sehr effizienten Technik zwischendurch einen Strich durch die Rechnung macht, sind die extremen Betriebszustände, etwas bei kaltem Motor, aber auch bei hoher Arbeitstemperatur. Hinderlich wirken zudem äußere Einflüsse, eben­falls meist temperaturabhängig. Dann kann die NOx-Reinigung zeitweise nur einge­schränkt funktionieren – für die Techniker ein unbefriedigender Zustand, für die Um­welt erst recht.

Volkswagen, seit 2015 eifrig um jedes Mitarbeits-Plus auf diesem Gebiet bemüht, hat das Problem zunächst mit einer sehr gouvernantenhaften Steuerungs-Software bewältigt, die über Motor- und Getriebe-Management herrscht. Das Ergebnis war er­nüchternd: Die Diesel der Generation 2018/19 hatten mit unerfreulichen Anfahrts­schwächen und Reaktionsverzögerungen zu kämpfen, auch die Verbräuche waren nicht zufriedenstellend.

Diese Begleitumstände sind nun ebenfalls erledigt. Mit der neuen Twindosing-Techn­ologie werden wieder das davor gewohnte Ansprechverhalten und deutlich gerin­ge­rer Verbrauch erreicht. Dazu reduziert sie die NOx-Emissionen gegenüber der Vor­gänger-Generation um beachtliche 80 Prozent.

Erreicht wird das durch die Kombination von zwei SCR-Kats – der erste wie gewohnt nahe am Motor sitzend, dadurch rasch auf Betriebstemperatur, der zweite weiter unten im Abgasstrang, damit die Restbehandlung unter niedrigeren Temperaturen erledigend. Als Draufgabe wurde ein Abscheider für allenfalls überschüssiges Ammoniak eingesetzt. So wird nicht nur das ideale Temperaturfenster von 200 bis 350 Grad abgedeckt, sondern es werden auch die Hoch- und Niederleistungs-Bereiche be­handelt.

Selbst die bisherige Problemzone von über 500 Grad, die etwa bei hohem Tempo auf Autobahnen oder vielen starken Beschleunigungsphasen erreicht wird, egalisiert nunmehr die Zweitbehandlung im kühleren Bereich des Abgasstrangs. Auf diese Art wird die überdurchschnittlich hohe Reinigungsquote durchgehend erreicht. Die ak­tuellen Auflagen werden unabhängig vom Betriebszustand oder äußeren Einflüssen nicht nur erfüllt, sondern sogar unterboten, ohne leistungsreduzierend eingreifen zu müssen.

Anwendbar ist das System übrigens auch bei Benzinmotoren, sofern künftig weiter verschärfte Emissionsnormen einen derartigen Einsatz verlangen. Vom Prinzip her verwandt ist das System mit dem der kombinierten Katalysator-Einheiten, für die die Daimler AG 2017 mit dem „Ferdinand Porsche-Preis“ der technischen Universität Wien ausgezeichnet wurde – allerdings eben mit der Erweiterung um eine zweite Eindosierung von AdBlue versehen.

Premiere feierte Twindosing Ende 2019 in Golf und Passat, mittlerweile werden alle Diesel-Modelle des VW-Konzerns sukzessive mit dieser Technik ausgestattet.

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