Partikelminimierung – Wege zur Reduktion der Partikelemissionen von Ottomotoren mit Direkteinspritzung

Politik, Wissenschaft und Gesellschaft betreiben große Anstrengungen, der anhaltenden Klimaveränderung durch die Eindämmung der anthropogenen Klimagase entgegenzuwirken. Gerade der Verkehrssektor steht hier oft im Mittelpunkt des Interesses und muss sich schon heute großen Herausforderungen stellen. Die weltweit immer strenger werdenden Abgasgesetzgebungen zur Regulierung der Schadstoffemissionen von PKW und Nutzfahrzeugen begleitet mit der Vorgabe, die klimarelevanten Emissionen wie Kohlendioxid zu reduzieren, stellen in der Entwicklung von Fahrzeugmotoren einen Zielkonflikt dar, der nur mit neuester Technologie gelöst werden kann.  

Das im Jahr 2015 in Kraft tretende EU-Emissionsgesetz schreibt einen Flottenmittelwert für CO₂ von 120 g/km für 100% der PKWs und leichten Nutzfahrzeuge vor. Um dieses Ziel zu erreichen, ist neben der Optimierung des Gesamtsystems Fahrzeug (Fahrzeuggewicht, Fahrwiderstände) eine Verbesserung des Motorwirkungsgrades essentiell [1].

Ottomotoren mit Benzin-Direkteinspritzung (DISI)  stellen in Verbindung mit Aufladung und variabler Ventilsteuerung als hocheffiziente Antriebsaggregate ein hohes Potenzial zur Effizienzsteigerung und damit Resourcenschonung dar.

Motorischer Schichtbetrieb mit strahlgeführtem Brennverfahren wird in diesem Zusammenhang aufgrund der sehr hohen Effizienzpotenziale zwar als sehr vielversprechend angesehen, ist aber zugleich auch der komplexeste Ansatz, welcher überdies nur in großvolumigen Motoren sein volles Einsparpotenzial ausspielen kann.

Eine Herausforderung beim Einsatz der Direkteinspritzung ist es die systembedingt auftretende Partikelemission gering zu halten. Schwerpunkt des Projektes ist es daher, die Einflussgrößen auf die Partikelbildung zu untersuchen und geeignete Strategien zur Absenkung derer zu entwickeln.

Dies ist besonders im Hinblick auf die 2014 in Kraft tretende EURO 6-Abgasnorm, die eine Limitierung der Partikelanzahl im Abgas direkteinspritzender Ottomotoren vorsieht, von enormem Interesse. Potenzialgrenzwertabschätzungen der Vorteile des direkteinspritzenden Ottomotors machen klar, dass dieser Aufwand gerechtfertigt ist, um dieses Motorenkonzept als umweltverträglicheres Antriebssystem zu forcieren.