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Kompakte Diesel erobern den europäischen Markt

Die ständig wachsende Nachfrage nach Pkw mit Dieselmotoren zwingt die Automobilhersteller zum Umdenken. Inzwischen übersteigt der Bedarf der Kunden bereits das Angebot. Und die Entwicklung hält an. Dies geht aus einer Studie der internationalen Unternehmensberatung Frost & Sullivan hervor, die bereits Anfang des Jahres 2000 von einer beginnenden "Verdieselung" berichtete. Laut dieser Untersuchung geht der unaufhaltsame Trend in Europa hin zu preisgünstigen, hochleistungsfähigen Dieselmotoren für das gesamte Automobilspektrum.

Statistik:
Die Zahlen zu Marktanteilen von Dieselfahrzeugen in Europa bestätigen die Ergebnisse von Frost & Sullivan. Es wird deutlich, dass in einigen Ländern wie Frankreich, Spanien und Österreich schon 1993 aber generell spätestens im Jahr 1998 ein erheblicher Anstieg der Zulassungszahlen dieselgetriebener Pkw begann. Die zunehmende Akzeptanz der Selbstzünder von vor etwa acht Jahren geht wohl hauptsächlich auf die einsetzenden technischen Erfolge in der Dieselentwicklung zurück. Mittlerweile ist in puncto Dynamik- und Komforteigenschaften moderner Dieselmotoren ein Niveau erreicht, das vor einigen Jahren undenkbar schien. Die gestiegenen Rohölpreise und die Einführung der Ökosteuer in Deutschland haben dazu geführt, dass von einem Diesel-Boom gesprochen werden kann.

Mit 57,4 Prozent Dieselanteil für das Jahr 2000 ist Österreich europäischer Spitzenreiter der Pkw-Statistik. Aus dieser Tabelle ausgewählter europäischer Länder gehen die Norweger, die Schweden und die Schweizer als regelrechte Dieselmuffel hervor. Ihr Anteil an dieselbetriebenen Pkw liegt weit unter zehn Prozent. Die steilste Wachstumskurve hat Deutschland zu bieten. Betrug der Dieselanteil im Jahr 1997 gerade mal 14,9 Prozent, so hat sich die Quote im letzten Jahr auf 30,4 Prozent mehr als verdoppelt. Das macht den Dieselkraftstoff zu einem gefragten Produkt. Der neuen DEA-Prognose zum Minealölverbrauch in Deutschland liegt eine angenommene Zunahme von derzeit 6,1 Millionen auf 14 Millionen Autos mit Dieselmotor im Jahr 2010 zugrunde. Demzufolge wird der jährliche Dieselabsatz für Pkw in Deutschland voraussichtlich bis zum Jahr 2020 um 70 Prozent auf 11,3 Millionen Tonnen wachsen.

Technik:
Dieser Boom hat zur Folge, dass konventionelle Strategien der einzelnen Autohersteller neu orientiert und grundlegende Entscheidungen getroffen werden müssen, und nicht zuletzt auf dem Techniksektor. Die Frost & Sullivan-Studie macht die wichtigsten Parameter der aktuellen Entwicklung an der Einführung der Common-Rail-Technik, der wachsenden Bedeutung von Turboladern und am Einsatz der Abgasrückführung (AGR) fest. Die generellen Vorteile der Dieselverbrennung liegen im größeren Kohlenstoff- und somit Energiegehalt des Treibstoffs und in der höheren Verdichtung begründet. Attraktiv ist besonders die Effizienz, mit der das Dieselöl chemisch gebundene Energie in ein Motorendrehmoment umsetzt. Ferner arbeiten Dieselmotoren im Gegensatz zu Benzinern qualitäts- und nicht quantitätsgeregelt. Ihr Drehmoment wird über die Gemischzusammensetzung bestimmt. Je fetter das Treibstoff-Luft-Verhältnis ist, desto höher ist auch das Drehmoment.

Dieselmotoren für Pkw waren bis vor einigen Jahren ausschließlich Nebenkammermotoren, bei denen die Entzündung des Treibstoffs in einer separaten Vor- oder Wirbelkammer stattfand. Abgesehen von einem höheren Treibstoffverbrauch aufgrund der größeren Strömungs- und Wand-Wärmeverluste, arbeiteten die Kammermotoren vor allem in Bezug auf Schadstoffausstoß, Drehmomententwicklung und Geräuschemission problemlos. Im Hinblick auf den störenden höheren Kraftstoffverbrauch sorgten erste Entwicklungserfolge bei kleinvolumigen DI-Dieselmotoren (Direct Injektion) für Abhilfe. Die erste Generation wies zwei Ventile pro Brennraum auf und eine Verteilereinspritzpumpe übernahm die Treibstoffversorgung. Danach kamen die Vierventiler mit Verteilereinspritzpumpe. Zur dritten Generation gehören nun die Hochdruck-DI-Motoren mit Pumpe-Düse- (Unit Injection System UIS) und Common-Rail-Einspritzanlage (CRS).

Da in modernen Dieselfahrzeugen alle drei Einspritzvarianten eingesetzt werden, erscheint die Beantwortung der Frage nach dem besten System nicht einfach. Der günstige Einspritzverlauf, der sich durch entsprechende Nockenauslegung leicht modifizieren lässt, spricht für die Verteilereinspritzpumpe. Der Pumpenantrieb erfolgt konventionell und kommt daher mit vergleichsweise geringen Antriebsdrehmomentspitzen aus. Der große Vorteil der Common-Rail-Anlage ist die drehzahlunabhängige Drucksteuerung. Auch hier sind die Antriebsdrehmomentspitzen relativ gering. Die höchsten Einspritzdrücke ermöglicht die Pumpe-Düse-Anlage. Sie ist sehr kompakt und wie die Common-Rail-Anlage modular aufgebaut. Zum Vergleich: Mit konventionellen Verteilereinspritzpumpen werden Einspritzdrücke von etwa 1200 bar erreicht, mit CRS bis circa 1600 bar. Radialkolben-Verteilereinspritzpumpen realisieren sogar Einspritzdrücke von 1800 bar. Und als VW zusammen mit dem Zulieferer Bosch die Pumpe-Düse-Einspritzung präsentierte, wurde die 2000-bar-Marke überschritten.

Daneben ist es für Dieselfahrzeuge schon fast Alltag, dass sie mit Abgasturbolader ausgerüstet sind. Er beeinflusst, wie alle Komponenten, die Einfluss auf den Wirkungsgrad haben, nicht nur das Drehmoment und damit die Leistung, sondern auch Verbrauch und Schadstoffemission der Aggregate. Zu dem gesamten Aufladesystem gehört zwingend ein Ladeluftkühler, der die Frischluft vor dem Eintritt in den Brennraum abkühlt und damit die Füllung, also das Drehmoment, weiter verbessert.
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