"Alle Nutzfahrzeughersteller werden auf Common Rail umstellen"

Die Industrialisierung des Dieselmotors ist eng mit Bosch verknüpft: 1927 hat Bosch die weltweit erste Großserien-Einspritzpumpe für Lkw-Dieselmotoren vorgestellt. Die MTZ fragte Dr.-Ing. Ulrich Dohle, Vorsitzender des Geschäftsbereichs Dieselsysteme bei Bosch, ob der Ottomotor eine Chance im Nutzfahrzeug hat, wie die Einspritzsysteme weiter entwickelt werden und wie die diskutierten Euro-6-Grenzwerte zu meistern sind.

Der Ottomotor holt verbrauchsseitig gegenüber dem Diesel auf. Wann ist er eine Alternative auch im Nutzfahrzeug?
Nutzfahrzeuge werden meist im oberen Lastbereich bewegt. Die derzeitigen Maßnahmen beim Ottomotor, wie Direkteinspritzung und variabler Ventiltrieb, sind aber hauptsächlich im Teillastbereich wirksam und haben beim Nutzfahrzeug wenig Effekt. Vom Kosten-Nutzen-Verhältnis sind diese Maßnahmen im Nfz also weniger sinnvoll als beim Pkw. Der Dieselmotor hat nach wie vor 30 Prozent weniger Verbrauch aufgrund des besseren thermodynamischen Wirkungsgrades. Auch Daten des Kraftfahrt-Bundesamtes zeigen, dass bei leichten Nutzfahrzeugen, die sowohl mit Diesel- als auch mit Ottomotoren verkauft werden, der Kraftstoffverbrauch mit Dieselmotor rund 30 Prozent und im Einzelfall bis zu 50 Prozent geringer ist. Der Diesel kann bei diesen relativ schweren Fahrzeugen mit relativ kleinen Motoren seinen Vorteil eher noch ausbauen.

Wie steht es um die Hybridisierung bei Verteilerfahrzeugen?
Wir arbeiten konkret mit Kunden an einigen Projekten, bei denen wir leichte Nutzfahrzeuge hybridisieren. Übrigens sind das ausschließlich Projekte mit Diesel-Hybrid. Das Konzept hat Charme auf der Verbrauchsseite, aber auch durch das vollelektrische Fahren in Innenstädten.

Wann können wir damit rechnen?
Das richtet sich natürlich auch nach den Kunden, könnte aber schon 2010 kommen.

Downsizing ist auch beim Nutzfahrzeug Trend. Welche spezifischen Anforderungen stellt das an das Einspritzsystem?
Downsizing erfordert immer eine höhere spezifische Motorleistung. Dazu bedarf es innermotorischer Maßnahmen, wie höhere Aufladegrade in Verbindung mit hohen AGR-Raten. Damit steigt die Ladungsdichte und infolge dessen auch der Bedarf nach höherem Einspritzdruck. Der Motor wird in einem breiteren Kennfeldbereich und häufiger bei hohen Lasten bewegt. Das erfordert flexiblere Einspritzungen und ein robusteres Einspritzsystem.

Common Rail ist das dominierende System beim schweren Nutzfahrzeug. Wie lange werden die anderen Systeme überhaupt noch weiterentwickelt?
Common Rail ist Main Stream. Wir gehen davon aus, dass alle Motorenhersteller bis zur Mitte der nächsten Dekade auf Common Rail umstellen werden. Die anderen Systeme Pumpe-Leitung-Düse und Pumpe-Düse werden nicht mehr weiterentwickelt.

Bosch hat zwei Common-Rail-Systeme für schwere Nutzfahrzeug mit und ohne Druckübersetzung im Programm. Wie sieht die weitere Produktstrategie aus?
Bei Nutzfahrzeugen sehen wir einen Bedarf für Höchstdruck-Einspritzsysteme. Der Vorteil des druckübersetzten Systems ist aber nicht nur der hohe Einspritzdruck, sondern auch die Einspritzverlaufsformung. Wir können einen rechteckigen Verlauf ebenso darstellen wie eine Rampe oder einen "bootförmigen" Verlauf. Damit lassen sich vor allem bei hoher Last sehr gute Verbräuche erreichen. Der Motor, der mit unserem druckübersetzten Common Rail mit 2.100 bar Einspritzdruck in Serie ist, liegt im Verbrauch zirka vier Prozent unter dem eines konventionellen Common-Rail-Motors. Allerdings ist das System sehr aufwändig. Mit einem herkömmlichen Common-Rail-System erreichen wir derzeit Einspritzdrücke von 2.000 bar. Der Motorenhersteller muss sich die Frage beantworten, ob er für seine Verbrauchs- und Emissionsziele die Einspritzverlaufsformung benötigt oder nicht. Wir sehen beide Systeme als sinnvoll an. Grundsätzlich bieten hohe Einspritzdrücke das größte Potenzial, die Emissionen zu reduzieren. Allerdings muss in diese Überlegung auch die gesamte Systemstrategie des Herstellers mit einfließen, etwa ob er ein SCR-System verwendet oder nicht.

Wie sieht die weitere Entwicklung aus?
Wir werden den Einspritzdruck weiter steigern. Im Jahr 2010 werden wir 2.200 bar beim herkömmlichen Common Rail für schwere Nutzfahrzeuge bringen, 2012 dann 2.500 bar. Und beim druckübersetzten System planen wir 2.400 bar für 2011. Langfristig arbeiten wir an einem 3.000-bar-System. Das wird ein druckübersetztes System sein. Die Druckübersetzung dafür kann entweder im Injektor wie beim derzeitigen System oder im Rail erfolgen. Aus Gewichts- und Packaging-Gründen gehe ich eher von der Druckübersetzung im Rail aus. Insgesamt wird es allerdings zunehmend aufwändiger, diese hohen Drücke auch in Großserie darstellen zu können. Wir bewegen uns immer mehr an der Grenze der Physik, beispielsweise was Werkstoffkennwerte und Toleranzen angeht.

SCR versus AGR: Behr und AVL arbeiten an einem AGR-System, mit dem ohne SCR Euro 6 erreicht werden soll. Wie sieht Bosch das?
Das SCR-System verursacht Systemkosten und Aufwand, weil sie ja mit AdBlue ein zusätzliches Medium im Fahrzeug haben. Bei den Konzepten mit hohen AGR-Raten werden Verbesserungen in den Rohemissionen erzielt, jedoch sehen wir für Euro 5 einen um zwei bis drei Prozent besseren Kraftstoffverbrauch bei Motoren mit SCR. Auch wenn wir den AdBlue-Verbrauch einrechnen, bleibt ein wirtschaftlicher Vorteil für das SCR-System, das sich in der Regel in ein bis zwei Jahren amortisiert. Soll Euro 6 nur mittels AGR erreicht werden, braucht man sehr hohe AGR-Raten und damit verbunden sehr hohe Kühlleistungen in der Größenordnung von über 50 Prozent der Motorleistung. Man benötigt sehr große Kühlflächen, die schwierig darzustellen sind. Unsere Aufgabe ist es, die Rohemissionen, auch durch AGR, weiter zu senken und den Aufwand der Abgasnachbehandlung mittels SCR überschaubar zu halten. Das erscheint mir als Gesamtpaket die wirtschaftlichste Lösung.

Gibt es Bosch-Turbolader künftig auch für schwere Nutzfahrzeuge?
Zunächst fokussieren wir uns auf Pkw-Anwendungen, mit denen wir 2010 starten wollen. Zur gegebenen Zeit werden wir aber auch eine Ausweitung der Aktivitäten auf den Nfz-Bereich prüfen. Grundsätzlich ist dieser Bereich aber aufgrund der überschaubaren Wettbewerbssituation attraktiv.

Herr Dr. Dohle, herzlichen Dank für dieses Gespräch.


Autor(en): Richard Backhaus

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