Technologie 

Euro 6: Sauber und kraftstoffsparend – dank innovativer Technologien

Die Abgasnorm Euro 6 senkt die Schadstoffgrenzwerte für Lkw und Busse massiv. Welche innovativen Technologien MAN in den neuen Motoren einsetzt, erklärt Dr. Christian Weiskirch vom MAN Truck & Bus Motorenkompetenzzentrum in Nürnberg.

Dr. Christian Weiskirch (l.) mit Teammitgliedern im Motorenkompetenzzentrum Nürnberg

Dr. Christian Weiskirch blickt zufrieden auf den Motor, der vor ihm auf dem Prüfstand steht. Der Motor gehört zur neuen Generation von Euro 6-Motoren, für deren Entwicklung der Abteilungsleiter für schwere Reihenmotoren bei MAN Truck & Bus verantwortlich war. „Diese Motoren sind wirklich extrem sauber“, erzählt Weiskirch stolz. Um dieses Ergebnis zu erreichen, hat er lange mit seinem Team im MAN Truck & Bus Motorenkompetenzzentrum in Nürnberg getüftelt.

Seit Januar 2014 müssen in Europa alle neu zugelassen Lkw und Busse die Abgasnorm Euro 6 erfüllen. Mit der Umsetzung der neuen Richtlinie reduzieren die Motorenhersteller die Schadstoffbelastung auf ein Minimum. Die Veränderung der Schadstoffbelastung bei der neuen Norm ist so groß wie alle vorherigen fünf Stufen zusammen: Die zulässigen Emissionswerte von Stickoxiden sind im Vergleich zu Euro 5 um 80 Prozent gesunken. Außerdem dürfen Nutzfahrzeuge 66 Prozent weniger Rußpartikel ausstoßen als bei der vorherigen Abgasnorm.

Christian Weiskirch
Dr. Christian Weiskirch ist stolz auf die neuen Euro 6-Motoren: „Diese Motoren sind wirklich extrem sauber.“

Herausforderung Kraftstoffeinsparung

Die neuen Obergrenzen bei Rußpartikel- und Stickoxidausstoß sind eine echte technische Herausforderung für die Fahrzeughersteller. Insbesondere weil es bei Motoren einen physikalischen Zusammenhang gibt, der sich nicht aushebeln lässt: Eine Senkung der Stickoxidemissionen bewirkt in der Regel eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs.

Mit der Entwicklung von Euro 6 musste aber gleichzeitig eine Erhöhung der Kraftstoffeffizienz erreicht werden. In den vergangenen Jahren hat MAN den Kraftstoffverbrauch seiner Motoren kontinuierlich senken können – bei gleichzeitig gestiegenen Anforderungen an die Stickoxidreduktion. „Für uns stand deshalb die Maßgabe im Mittelpunkt, die Betriebskosten für die Kunden weiter konsequent niedrig zu halten und die hohe Effizienz unserer Fahrzeuge zu gewährleisten“, erklärt Weiskirch. Und das ist gelungen: Die neuen Euro 6-Motoren sind nicht nur umweltfreundlich, sondern auch wirtschaftlich.

Schlüsseltechnologien bereits lange im Einsatz

„Die Schlüsseltechnologien für die Erfüllung der Euro 6-Vorgaben sind bei MAN schon seit vielen Jahren im Einsatz“, sagt Weiskirch. Eine davon ist das Common-Rail-Einspritzsystem, das MAN seit 2004 in allen Motorbaureihen einsetzt. Schon für die seit 2008 gültige Norm Euro 5 hat MAN zwei verschiedene Lösungen in Serie gebracht: die Abgasrückführung (AGR) als innermotorische Maßnahme sowie die Abgasnachbehandlung mit selektiver katalytischer Reduktion (SCR) unter Zusatz von AdBlue. „Bei der Konstruktion der neuen Euro 6-Motoren haben wir diese Vorkenntnisse genutzt, beide Verfahren konsequent aufeinander abgestimmt und um Oxidationskatalysator und Partikelfilter ergänzt“, erklärt Weiskirch.

Durch die Arbeitsteilung der beiden Systeme AGR und SCR reduzieren sich Kraftstoff- und AdBlue-Verbrauch. Dabei ermöglicht die geregelte AGR niedrige Stickoxidemissionen. Dies bedeutet in der Folge einen verminderten AdBlue-Verbrauch für die Stickoxidreduktion im SCR-System. Um den Kraftstoffverbrauch zu senken, wurde die Einspritzung in die Verbrennungsanlage so konzipiert, dass diese verbrauchs- und partikeloptimiert abläuft. „Für unsere Euro 6-Motoren konnten wir die Effizienz der Abgasnachbehandlung mit dem SCR-System noch einmal deutlich steigern“, sagt Weiskirch.

Optimale Abstimmung der Komponenten

„Die größte Herausforderung bestand darin, die einzelnen Komponenten des Motors und der Abgasnachbehandlung optimal aufeinander abzustimmen“, berichtet der Experte. Außerdem verlangt die Euro 6-Norm eine verschärfte On-Board-Diagnose, die permanent die Abgasnachbehandlung und die Stickoxidwerte überwacht. „Dafür mussten wir unser bestehendes System noch einmal deutlich erweitern“, so Weiskirch. Neben der Reduzierung der Partikelmasse um 66 Prozent ist für Euro 6 erstmals auch ein Grenzwert für die Partikelanzahl einzuhalten. Diese Vorgabe wird durch die Anwendung eines geschlossenen Partikelfilters erfüllt, was zu einer Reduktion der Partikelmasse um über 90 Prozent gegenüber Euro 5 führt. SCR-Katalysator, geschlossener Partikelfilter, Oxidationskatalysator und die zugehörige Sensorik zum SCRT-System sind dabei kompakt im Abgasschalldämpfer untergebracht.

Alle Veränderungen und Anpassungen in den neuen Motoren waren erfolgreich: Die neuen Euro 6-Lkw sind genauso kraftstoffeffizient wie die Fahrzeuggeneration mit Euro 5-Motoren. Sie sind nicht nur umweltschonend, sondern können den Kunden auch echten Mehrwert bieten. Viele Kunden sind bereits begeistert von den neuen Fahrzeugen.

Die Technikkomponenten im Detail:

1. Abgasturbolader

Die zweistufige Aufladung erhöht den Wirkungsgrad des Motors und sorgt damit für einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch und eine saubere, partikelarme Verbrennung.

2. Abgasrückführung

Die Abgasrückführung senkt die Temperaturen bei der Kraftstoffverbrennung in den Zylindern - es entstehen weniger Stickoxide.

3. Auspuffkrümmer

Über das thermisch isolierte Abgasrohr gelangt das Abgas vom Motor in den Abgasschalldämpfer zur Abgasnachbehandlung.

4. Diesel-Oxidationskatalysator

Mit reaktiver Platinbeschichtung wandelt der Oxidationskatalysator die Schadstoffe Kohlenmonoxidxid und Kohlenwasserstoff in unschädliches CO² und Wasser um.

5. Partikelfilter

Der Partikelfilter hält bis zu 99 Prozent aller Rußpartikel aus dem Abgasstrom zurück. Durch einen chemischen Prozess reinigt sich der Filter kontinuierlich selbst.

6a. AdBlue-Tank

Im AdBlue-Tank lagert die wässsrige Harnstofflösung, die als Reduktionsmittel für die Abgasnachbehandlung im SCR-Katalysator dient.

6b. AdBlue-Leitung

Durch eine beheizte Leitung gelangt die Harnstofflösung vom AdBlue-Tank in den AdBlue-Mischer.

7. AdBlue-Dosiermodul

Das elektronische Dosiermodul bestimmt über Sensoren die für die Stickoxidreduktion benötigte Menge AdBlue und düst es in den AdBlue-Mischer ein.

8. AdBlue-Mischer

Im AdBlue-Mischer entsteht auf einer Hydrolysestrecke aus dem eingespritzten Harnstoffwasser Ammoniak, das für die Reaktion im folgenden SCR-Katalysator notwendig ist.

9. SCR-Katalysator

Durch das Prinzip der selektiven katalytischen Reduktion wandelt der SCR-Katalysator den Großteil der Stickoxide in harmlosen Stickstoff und Sauerstoff um.

10. Ammoniak-Sperr-Katalysator

Der Sperr-Katalysator verhindert, dass überschüssiges Ammoniak ausgestoßen wird.

11. Auspuff-Endrohr bzw. -Öffnung

Über den Auspuff entweicht das gereinigte Abgas. Sensoren überwachen dabei ständig die Stickoxidwerte.

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