Schadstoffklassen bei Nutzfahrzeugen Entwicklung der Grenzwerte

Man schrieb das Jahr 1897, als der erste Prototyp eines serienreifen Dieselmotors erfolgreich lief. Die anschließende Erfolgsgeschichte des Selbstzünders begleiteten zahlreichen Innovationen, die hinsichtlich Leistung, Verbrauch und Zuverlässigkeit enorme Fortschritte brachten. Für Abgaswerte interessierte sich lange Zeit allerdings kaum jemand – weder Motorenentwickler noch die Politik.

Umweltschutz stand 1980 ganz oben auf der Liste

Das sollte sich Anfang der 1980er Jahre schlagartig ändern. Das Waldsterben setzte sich in den Köpfen fest, die Grünen zogen in die Parlamente ein und länderübergreifend stand Umweltschutz plötzlich ganz oben auf der Liste. Die Schornsteine der Industrie bekamen Filter und Entschwefelungsanlagen, mit dem sauren Regen nahm die Diskussion über Stickoxide Fahrt auf. Bis zur Verabschiedung der europäischen Luftqualitätsrahmenrichtlinie im September 1996 sollte freilich einige Zeit vergehen. Ausgehend davon, dass sich noch 1999 der Straßenverkehr für mehr als die Hälfte der Stickoxid-Emissionen verantwortlich zeichnete, bildete die Richtlinie aber die Grundlage für kommende Verschärfungen mit den Abgasnormen Euro 3 (2001), Euro 4 (2006), Euro 5 (2009) und Euro 6 (2014).

Zwischenzeitlich hatten sich die Lkw-Hersteller Ende der 1980er Jahre selbst auf eine NOx-Obergrenze von 14,4 g/kWh verständigt, was technisch noch relativ einfach zu bewerkstelligen war. Motoren mit Turbolader und Ladeluftkühlung waren zu dieser Zeit bereits mehr Regel als Ausnahme. Auch erste EDC-Einspritzanlagen (Electronic Diesel Control) fanden Verwendung, freilich noch in Verbindung mit altbewährten Reiheneinspritzpumpen.

Ein NOx-Ausstoß von 9,0 g/kWh

Wesentlich kniffliger wurde die Sache mit Euro 1, verbindlich ab Oktober 1993: Ein NOx-Ausstoß von 9,0 g/kWh ließ sich nur mit niedrigeren Verbrennungstemperaturen bewerkstelligen. Das aber bedeutete einen geringeren Wirkungsgrad und somit einen höheren Verbrauch. Die grundlegende Problematik wiederholte sich 1996 und 2001 mit Euro 2 beziehungsweise Euro 3. Glücklicherweise fanden sich mit der Zeit passende Gegenmittel in Form modernerer Einspritzanlagen mitsamt elektronischer Steuerungssysteme und wesentlich höheren Einspritzdrücken.

Konfrontiert mit Euro 4 und Euro 5 erklärte jedoch das Gros der europäischen Lkw-Hersteller die innermotorischen Maßnahmen für ausgereizt: Gegenüber Euro 3 verlangte der Gesetzgeber nunmehr 80 Prozent weniger Partikel und 30 Prozent bei Euro 4 beziehungsweise 60 Prozent weniger NOx bei Euro 5. Abgasreinigung mithilfe der Harnstofflösung  Adblue, galt bei DAF, Iveco, Mercedes, Renault und Volvo frühzeitig als Königsweg. Bei dieser Methode, die in stationären Anlagen wie der Müllverbrennung schon länger zum Einsatz kommt, reagiert Ammoniak (NH3) mit Stickoxiden zu Wasser und harmlosem Stickstoff (N2).

Eine Kombination aus Abgasrückführung und Partikelfilter

Zwar ist am Lkw seither neben dem Diesel- auch der Adblue-Tank zu befüllen, aber der grundlegende Vorteil liegt auf der Hand: Durch die Verlagerung des NOx-Problems in die Nachbehandlung im Endschalldämpfer kann die innermotorische Verbrennung so heiß und partikelarm wie möglich ablaufen. Das Argument überzeugte allerdings nicht alle: MAN und Scania scherten aus der Reihe und setzten auf eine Kombination aus Abgasrückführung und Partikelfilter. Scania bewerkstelligte damit sowohl Euro 4 als auch Euro 5. 

Einen ersten Vergleich der Systeme arrangierte im Jahr 2005 trans aktuell: In Euro 4-Ausführung traten ein Actros 1844 SCR und ein Scania R 420 Turbocompound mit Abgasrückführung gegeneinander an. Das Resultat entsprach im Wesentlichen den Erwartungen. Auf anspruchsvoller Strecke verbrauchte der Actros durchschnittlich 36 Liter Diesel und 1,2 Liter Adblue, der Scania kam auf 37,8 Liter Diesel. Auf der Habenseite standen für den Scania aber ein deutlich geringeres Leergewicht (mit 90 Liter Adblue kommt eine SCR-Anlage auf mehr als 200 Kilogramm), eine höhere Durchschnittsgeschwindigkeit und, auch nicht zu unterschätzen, eine deutlich kürzere Wartezeit an der Tankstelle. Die Schlangen an den häufig nur ein oder zwei Bahnen mit zusätzlicher Adblue-Zapfpistole sind auf den Rast- oder Autohöfen nach wie vor ein tägliches Ärgernis.

Der Euro 5-AGR-Motor von MAN

Interessanterweise hat der Euro 5-AGR-Motor von MAN doch noch Karriere gemacht: Auf der Basis des MAN D26 AGR baut US-Hersteller Navistar die Motorenserie Maxx-force 13, die ohne SCR-Anlage sogar die US-Norm EPA 2010 (weitgehend identisch mit Euro 6) erfüllen soll. Allerdings liegt Navistar bezüglich der Homologation noch im Clinch mit der US-Umweltbehörde. Überhaupt zieht sich auch dieses Thema wie ein roter Faden durch die Geschichte der Abgasnormen: Gerne werden Zweifel gestreut, ob die Produkte der Konkurrenz tatsächlich unter allen Betriebsumständen den gesetzlichen Anforderungen genügen – was unter anderem zur OBD2-Regelung geführt hat, mit automatischer Drehmomentreduzierung als Zwangsmaßnahme beim Fahren mit leerem Adblue-Tank.

Euro 6 erfordert neue technische Lösungen

Euro 6, darin sind sich die europäischen Hersteller einig, ist ohne SCR nicht zu schaffen. Bislang bieten zwar erst Mercedes und Scania serienmäßige Euro 6-Motoren an, aber die Zutatenliste liest sich in groben Zügen ähnlich: Abgasrückführung, SCR-Kat und Partikelfilter. Dazu eine Hochdruck-Common-Rail-Einspritzung, die gleichsam das Ende der Pumpe-Düse-Systeme einläutet.

DAF und Iveco haben im Zusammenhang mit Euro 6 ebenfalls angekündigt, auf Common-Rail umzuschwenken. MAN hat das ohnehin bereits 2004 getan. Mit Iveco steht aber bereits auch ein neuerlicher Ausreißer fest: Die Italiener betonen, bei ihrer 
Euro 6-Lösung auf eine Abgasrückführung verzichten zu können. Die Geschichte um die Schadstoffgrenzwerte bleibt also weiter spannend.