Honda entwickelt neuen Dieselmotor mit Stickstoffoxid-Katalysator

Die Honda Motor Co. Ltd. hat einen neuen Dieselmotor entwickelt, der vorbildlich sparsam ist und die Schadstoffe im Abgas auf das Niveau von modernen Benzinern senkt.

Hondas neuer Dieselmotor verfügt über ein Abgasreinigungssystem mit Stickstoffoxid-Katalysator und optimierter Abgas-Rückführung. Der Katalysator bewirkt eine chemische Umwandlung von Abgasbestandteilen in zwei Phasen. Dabei wird die Wirkung einer komplizierten Reaktionskette ausgenutzt, die das klimaschädigende Gas Stickstoffoxid (NO_X) in harmlosen Stickstoff (N₂) umwandelt. Die Entwickler sprechen von einer "schadstoffverringernden Reaktion" durch im Katalysator erzeugtes Ammoniak.

Die derart hohe Verringerung unerwünschter NO_X-Emissionen erfüllt die weltweit mit Abstand strengsten Abgas-AnForderungen der US-Norm "Tier II Bin 5" der amerikanischen "Environmental Protection Agency" (EPA).

So funktioniert der chemische Prozess

Der neue Katalysator enthält einen Trägerkörper mit zwei aufgedampften Schichten: Eine Lage nimmt das NO_X aus den Abgasen auf und wandelt einen Teil davon in Ammoniak (NH₃) um. In jenes stechende Gas also, das auch unter dem Namen Salmiakgeist bekannt ist. Die zweite Schicht bindet das frisch entstandene Ammoniak bis zur später erfolgenden Reaktion. Bei dieser Reaktion wird dann das noch in den Abgasen befindliche Stickoxid (NO_X) in Stickstoff (N₂) umgewandelt. Ammoniak ist ein sehr wirksamer Reaktionsbeschleuniger für die Umwandlung von NO_X in N₂ – vorausgesetzt, es passiert in einer sauerstoffreichen Umgebung, bei Temperaturen zwischen 200º und 300º Grad Celsius. Genau diese Bedingungen lassen sich im Honda-Dieselmotor gezielt ansteuern. Aber vor allem durch die Möglichkeit, Ammoniak im Katalysator erzeugen und sammeln zu können, ist es den Honda-Technikern gelungen, ein kompaktes und leichtes NOX-Reduktionssystem für Dieselmotoren zu entwickeln.

Derzeit läuft die Erprobung der neuen Technologie am 2,2 Liter i-CTDi Dieselmotor. Dieses sparsame Triebwerk ist wegen der exzellenten Laufkultur und seiner dynamischen Leistungsentfaltung bei vielen Honda-Käufern in Europa beliebt und hat noch eine große Karriere vor sich. Durch die Optimierung innermotorischer Prozesse erreichten die Techniker bei der Weiterentwicklung des Serienmotors eine vollständigere Verbrennung. Dadurch entsteht im 2,2 Liter i-CTDi Motor eine geringere Rohemission und sauberere Abgase gelangen in den NO_X-Katalysator. Honda erreichte dies durch Veränderungen des Brennraums, Verkürzung der Einspritzzeit und einer weiterentwickelten Common Rail-Einspritzung. Diese Technik von Bosch arbeitet mit 2.000 Bar Hochdruck und einer besonders großen Abgasrückführ-Rate. Durch die Summe dieser Verbesserungen konnte Honda die in den Abgasen befindliche NO_X- und Ruß-Menge verringern und dabei sogar die Motorleistung steigern.

Die Markteinführung für Hondas so genannten Super Clean Diesel soll innerhalb der nächsten drei Jahre zunächst in den USA erfolgen.

Neben der Entwicklung dieser innovativen Technik zur Reinigung der Auspuffgase arbeiten Hondas Techniker bereits an Katalysatoren, die mit Diesel-Kraftstoffen unterschiedlicher Cetanzahlen und besonders hohen Beimischungen von Bio- und Synthesediesel arbeiten. Ein weiteres Ziel ist die Integration eines weiterentwickelten o­n-Bord-Diagnose-Systems, kurz OBD II genannt. Mit diesem neuen Kontroll-Standard sollen Qualitätsschwankungen im Kraftstoff und Betriebsstörungen des Triebwerks frühzeitig erkannt werden. Die Motorsteuerung garantiert dadurch eine stets optimale Leistungsabgabe unter umweltgerechten Bedingungen.

Mit dem neuen Honda-Dieselmotor werden die Abgaswerte heutiger Benzinmotoren erreicht: Ottomotoren besitzen dazu allerdings einen Drei-Wege-Katalysator, mit dem eine NO_X-Verringerung von 99 Prozent erzielt werden kann. Doch dieser Wert ist nur bei einem exakt abgestimmten Kraftstoff-Luft-Verhältnis möglich. In der sauerstoffreichen Umgebung eines herkömmlichen Dieselmotors, der im Magerbetrieb läuft, verringern Drei-Wege-Katalysatoren die NO_X-Menge dagegen nur um etwa 10 Prozent. Mit Hondas neuem Katalysator hingegen lässt sich der NO_X-Gehalt im Magerbetrieb so effizient verringern, dass künftige Dieselmotoren in puncto Abgas-Reinheit mit Benzinmotoren konkurrieren können.

Reaktionsmechanismus des Stickstoffoxid-Katalysator