Der Diesel-Pkw wird 75 Jahre

Auch in 20 Jahren wird im Pkw der Dieselantrieb noch zu den wichtigsten Antriebsformen zählen. Bosch, einer der weltweit führenden Anbieter von Dieselsystemen, stützt seine Prognose auf das enorme Entwicklungspotenzial des Selbstzünders: Der Kraftstoffbedarf und die Emissionen werden auch in Zukunft weiter reduziert. Die Entwickler von Bosch Diesel Systems rechnen bereits für 2015 mit einem Verbrauch von lediglich 3,6 Litern Kraftstoff pro 100 Kilometer bei einem Diesel-Pkw der Kompaktklasse.

Die konsequente Weiterentwicklung des Dieselmotors für Kraftfahrzeuge hat in der 125-jährigen Unternehmensgeschichte von Bosch eine lange Tradition. Das schwäbische Unternehmen lieferte vor 75 Jahren die Einspritztechnik für den weltweit ersten Dieselantrieb in einem Pkw. Der Unternehmensgründer Robert Bosch selbst gab 1922 den Entwicklungsauftrag für die Dieseleinspritzpumpe – zunächst für den Einsatz in Lastwagen. So erschien bereits 1924 der erste serienmäßige dieselgetriebene Lkw in Deutschland und 1927 startete die Produktion der Diesel-Einspritztechnik in Großserie. Damit begründete Bosch den Siegeszug des Dieselmotors im Straßenverkehr, der bis heute anhält.

1936 bis 2011: 75 Jahre Diesel-Innovationen im Pkw

In den 30er Jahren plante Daimler-Benz, den Dieselmotor mit Bosch-Einspritzung auch im Pkw anzubieten. Der erste serienmäßige Diesel-Pkw der Welt, ein Mercedes-Benz 260 D, feierte 1936 auf der Berliner Automobilausstellung seine Premiere. Er verbrauchte ein Drittel weniger Kraftstoff als ein gleich starker Benziner. Der Verkaufserfolg blieb vorerst moderat, da Leistung und Laufkultur damals noch nicht mit Benzinmotoren mithalten konnten. Dennoch war ein wichtiger Schritt getan und in der Nachkriegszeit stieg die Bedeutung des Dieselmotors auch im Pkw kontinuierlich. Im Jahr 1950 hatte Bosch bereits eine Million Dieselpumpen für Pkw und Lkw hergestellt. Pkw mit Selbstzünder erfreuten sich aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit vor allem im harten Taxi-Einsatz immer größerer Beliebtheit. Bosch setzte schon damals auf Systemkompetenz und lieferte zu den Einspritzpumpen exakt abgestimmte Komponenten wie Kraftstoffpumpen, Kraftstofffilter, Einspritzdüsen und Glühkerzen.

Schon 1960 stellte Bosch die erste sogenannte Verteilerpumpe vor. Sie war leichter und kompakter als die bisherigen Reihenpumpen und ebnete den Weg für den Dieseleinsatz in kleineren Pkw. Die verantwortlichen Entwickler in Stuttgart hatten frühzeitig einen Trend erkannt, der sich erst Mitte der 70er Jahre zu einem regelrechten Dieselboom entwickelte. Auslöser war der VW Golf Diesel. Er war 1975 der erste Selbstzünder der Kompaktklasse mit einem sogenannten schnell laufenden Dieselmotor, der dank Bosch-Verteilereinspritzpumpe drehfreudig und gleichzeitig sparsam war. Mit Turbo-Aufladung und rasanter Optik erlangte dieses Fahrzeug in der Version Golf "GTD" später Kult-Status als erster sportlicher Diesel-Pkw. Europaweit folgten alle großen Hersteller mit Selbstzündern in der "Golf-Klasse". Basis für den Erfolg bildete die Bosch-Verteilerpumpe, die in zahlreichen Volumenmodellen zum Einsatz kam.

Mitte der 1980er Jahre begann bei den Selbstzündern das elektronische Zeitalter. 1986 brachte Bosch die ersten elektronischen Regelsysteme für seine Verteiler- und Reihenpumpen auf den Markt. BMW setzte 1987 elektronisch geregelte Verteilerpumpen als einer der ersten Automobilhersteller ein. "Freude am Fahren" war nun auch mit dem ersten Turbodiesel des Münchner Unternehmens möglich, der im 6-Zylinder 524 td – dem damals schnellsten Seriendiesel-Pkw der Welt – angeboten wurde. 1989 revolutionierte die erste Axialkolbenpumpe für Diesel-Direkteinspritzung den Selbstzünder, die erstmals im Audi 100 TDI (Turbodiesel Direct Injection) zum Einsatz kam. Die neue Bosch-Technik erlaubte es, den Dieseltreibstoff mit einem hohen Druck von ca. 1.000 bar direkt in den Zylinder einzuspritzen, was eine besonders effiziente Verbrennung zur Folge hatte. Das Ergebnis: eine deutlich bessere Leistungsausbeute und Laufkultur bei niedrigen Verbrauchs- und Emissionswerten.

Die Direkteinspritzung setzte sich wenige Jahre später als Standard bei Pkw- und Lkw-Dieselmotoren durch. Ende der 1990er Jahre erfuhr die Verbreitung des Diesels wieder einen bedeutenden Schub mit der Entwicklung von drei weiteren, unterschiedlichen Hochdruck-Einspritztechniken: der Radialkolben-Verteilerpumpe (1996), dem Common-Rail-System (1997)und der Pumpe-Düse-Technik (auch "Unit Injector", 1998), die zum Beispiel im 3-Liter-Lupo von Volkswagen zum Einsatz kam.

Common-Rail: Einspritztechnik des 21. Jahrhunderts

Aus allen Alternativen der späten 1990er Jahre setzte sich letztendlich die Common-Rail-Einspritztechnik als führend durch. Bosch fertigte bereits ein Jahr nach deren Einführung das einmillionste System. Im Jahr 2000 waren es schon 3 Millionen. Als erste Fahrzeuge nutzten ab 1997 der Mercedes-Benz 220 CDI und der Alfa Romeo 156 JTD diese Innovation, bei der in einer gemeinsamen Versorgungsleiste ("Common Rail") ein konstant hoher Einspritzdruck von bis zu 1.350 bar für alle Zylinder einer Reihe gespeichert ist. Mit dem Common-Rail-System ließen sich erstmals Mehrfacheinspritzungen realisieren.

2003 stellte Bosch die 3. Generation der Common-Rail-Einspritzung mit Piezo-Inline-Injektoren vor. Gegenüber seinen Vorgängern senkt dieses System nochmals den Kraftstoffverbrauch sowie die Abgasemissionen des Dieselmotors und reduziert dessen Laufgeräusche. 2005 verlieh der deutsche Bundespräsident den Bosch-Experten für diese Entwicklung den Deutschen Zukunftspreis. Bis heute wurden über 66 Millionen Motoren mit Common-Rail-Systemen von Bosch ausgestattet.

Diesel im Kampf um Sekunden

Zur Zeit der ersten großen Dieselwelle Mitte der 1970er Jahre erkannten alle führenden europäischen Automobilhersteller die Zeichen der Zeit und boten Dieselaggregate in Serienfahrzeugen an. Unterschiedliche Diesel-Prototypen sollten die Alltagstauglichkeit des Selbstzünders unter Beweis stellen.

Während Opel 1972 mit einem dieselgetriebenen Opel GT-Versuchsfahrzeug 20 internationale und zwei absolute Weltrekorde für Autos aller Kategorien brach, sorgte Mercedes 1978 mit dem C111-III weltweit für Furore. Der Dieselpionier sicherte sich im italienischen Nardo neun Geschwindigkeitsweltrekorde, die Spitzengeschwindigkeit dieses auch optisch eindrucksvollen Prototyps wurde mit 338 km/h gemessen, die Durchschnittsgeschwindigkeit mit 325 km/h. Basis für den Erfolg war der 3-Liter-5-Zylinder aus dem damals neuen Mercedes-Benz 300 D. Knapp 30 Jahre später setzte sich der Dieselantrieb mithilfe der Bosch-Common-Rail-Einspritztechnik auch in den Le-Mans-Rennwagen von Audi und Peugeot durch.

Zuverlässigkeit und Belastbarkeit sind dabei nur zwei wertvolle Eigenschaften, die Audi und Bosch bereits 4 Mal zum Gesamtsieg bei dem traditionsreichen Wettkampf führten. Der entscheidende Vorteil ist der deutlich geringere Verbrauch, der bei diesem härtesten Langstreckenrennen der Welt auch längere Einsätze für Fahrer, weniger Tankstopps und damit einen bedeutenden Zeitvorsprung vor der benzinbetriebenen Konkurrenz ermöglicht.

Der Dieselmotor erobert die Weltmärkte

Die Bosch-Common-Rail-Technik verstärkte Anfang des neuen Jahrtausends nochmals den Dieselboom. Während 1997 noch 22% aller in Westeuropa verkauften Pkw Selbstzünder waren, stieg diese Zahl 2006 bereits auf über 50%. Für den technischen Fortschritt birgt die Common-Rail-Technik noch viel Potenzial, selbst die strengsten Abgaslimits im US-Bundesstaat Kalifornien lassen sich damit erfüllen. In den vergangenen Jahren haben mehrere europäische, amerikanische und asiatische Hersteller in den USA eine massive Dieseloffensive gestartet.

Mit Audi und BMW setzen neben Mercedes-Benz zwei weitere Premiumanbieter in den USA verstärkt auf den Dieselantrieb. Bosch rechnet damit, dass in den USA der Dieselanteil von derzeit 5% auf rund 10% im Jahr 2015 wachsen wird. Noch schneller könnte sich der "Clean Diesel" in den asiatischen Schwellenländern durchsetzen, da sich die dort verlangten Abgaswerte nur mit Hochdruck-Direkteinspritzung erfüllen lassen. Heute setzt Bosch in Indien und China zusammen gut eine Million Common-Rail-Systeme ab.

Besserer Wirkungsgrad für sparsame, umweltschonende Dieselmotoren

Die Auflagen zur Verbrauchssenkung sind in den letzten Jahren weiter deutlich verschärft worden, da beim Übergang von der Euro-5- auf die Euro-6-Abgasnorm zugleich die NOX-Emissionen mehr als halbiert werden müssen. Hierfür steigern die Bosch-Entwickler die Abgasrückführraten, die Ladedrücke für die Verbrennungsluft und die Einspritzdrücke in weiten Teilen des Motorkennfeldes und erreichen damit eine stickoxidarme Verbrennung.

Zudem nutzen die Ingenieure die Abgasnachbehandlung, um den Wirkungsgrad des Dieselmotors weiter zu verbessern. Dazu haben Bosch-Entwickler die bereits im Nutzfahrzeugbereich bewährte Denoxtronic zur SCR-Denoxierung (Selective Catalytic Reduction) an die AnForderungen im Pkw angepasst. Erste Dieselautos werden seit 2009 mit dieser Technik speziell für die besonders strenge Abgasgesetzgebung in den USA ausgerüstet und sind nun auch in Europa als Euro-6-Fahrzeuge verfügbar. Zur Erfüllung strengerer Emissionsgrenzwerte und um Kraftstoffverbrauch und CO₂-Emissionen noch weiter zu reduzieren, entwickelt Bosch derzeit Einspritzsysteme mit mehr als 2.000 bar, was einer Last von 2 Tonnen auf 1cm² entspricht. Bei Piezo-Injektoren, die bis zu 8 Einspritzungen pro Arbeitshub erlauben, liegt die Einspritzzeit mittlerweile unter 1 Millisekunde, da mit mehr als zweifacher Schallgeschwindigkeit eingespritzt wird.

Zukunft

Dieseltechnik von Bosch wird in den nächsten Jahren einen noch effizienteren Pkw-Antrieb mit Verbrennungsmotor ermöglichen. Aus der Summe der einzelnen technischen Entwicklungen rund um den Verbrennungsmotor entstehen Motorenkonzepte, die 2015 marktreif sind. Dieselmotoren der Zukunft werden durch extremes Downsizing nur noch 3 Zylinder und rund 1,1 Liter Hubraum haben. Dennoch werden sie mit einer Leistung von ca. 100 Kilowatt dynamische und kultivierte Fahreigenschaften bieten. Sie werden mit mehreren zusätzlichen Techniken ausgestattet sein, die alle der Effizienzsteigerung des Antriebsstrangs dienen:

• Start/Stopp-System zum automatischen An- und Abschalten des Motors während Haltephasen, beispielsweise an Ampeln oder im Stau.
• Thermomanagement, um den Motor schnell auf optimale Betriebstemperatur zu bringen und dort zu halten, und einem
• hocheffizienten Generator, der zusätzlich Bremsenergie zum Laden der Batterie nutzt.

Diesel-Pkw der Zukunft werden dank Bosch-Technik noch effizienter arbeiten. So wird ein Diesel des Jahres 2015 nur noch 3,6 l/100 km verbrauchen. Das sind, verglichen mit einem Standarddiesel des Jahres 2009, rund 30% weniger. Mit der Hybridisierung wird der Kraftstoffbedarf des Dieselmotors sogar um etwa 40% sinken. Die Entwickler bei Bosch arbeiten bereits heute an Systemen für die zukünftigen Motorenkonzepte der Automobilhersteller und werden damit die Entwicklung des Verbrennungsmotors weiter vorantreiben.

Meilensteine 75 Jahre Diesel im Pkw

1921: Erste Versuche zur Dieseleinspritzung mit Bosch-Ölern

1922: Offizieller Entwicklungsstart Dieseleinspritzung

1923: Erste Prototypen von Dieseleinspritzpumpen

1927: Serienfertigung von Einspritzpumpen und Düsen für Nutzfahrzeuge

1930: 10.000ste Dieseleinspritzpumpe

1931: Regler für Einspritzpumpen

1934: Pneumatischer Einspritzpumpenregler

1934: 100.000ste Dieseleinspritzpumpe

1936: Start der Dieseleinspritzung für Personenwagen (Pkw)

1950: 1.000.000ste Dieseleinspritzpumpe

1960: Erste Verteilerpumpe (Typ VM)

1975: Verteilerpumpe VE

1986: Elektronische Dieselregelung EDC für Verteilerpumpe

1987: Elektronische Dieselregelung EDC für Reihenpumpe

1989: Axialkolben-Verteilerpumpe VP37 für Direkteinspritzung im Pkw

1996: Radialkolben-Verteilerpumpe VP44

1997: Beginn der Serienfertigung der Hochdruckpumpe CP1 im Werk Bari/Italien Beginn der Injektorenfertigung CRI1 in Bamberg Einspritzdruck: bis 1.350 bar

1998: Unit Injector (Pumpe-Düse-Einheit) für Personenwagen

1998: Auszeichnung von Bosch und Fiat mit dem "Paul-Pietsch-Preis" für das Common-Rail-System als wegweisende technische Innovation

1999: Eine Million Common-Rail-Systeme produziert

2001: 2. Generation Common Rail für Pkw Einspritzdruck: bis 1.600 bar

2001: Produktion von Common-Rail-Komponenten in Charleston/USA

2002: 10 Millionen Common-Rail-Systeme produziert

2003: Common Rail für Pkw, 3. Generation mit Piezo-Injektoren Einspritzdruck: bis 1.800 bar

2005: "Deutscher Zukunftspreis" für die Entwicklung von Piezo-Injektoren für Diesel-Einspritzsysteme

2005: Produktionsstart für Common-Rail-Komponenten in Nashik/Indien

2006: Mehr als 50% Dieselanteil in Westeuropa

2006: Le-Mans-Sieg des Audi R10 TDI mit Dieselmotor und Bosch-Einspritztechnik. Weitere Le-Mans-Siege in 2007, 2008 und 2010

2007: Weltweit erstes 2.000 bar Einspritzsystem von Bosch

2008: Bosch Denoxtronic zur Abgasreinigung in Diesel-Pkw und Auszeichnung mit dem Umweltpreis "Öko-Globe" in der Kategorie "Zulieferer-Innovation"

2008: PSA Peugeot Citroën und die Robert Bosch GmbH schließen ein strategisches Partnerschaftsabkommen für die Entwicklung der Diesel-Hybridtechnik

2009: 50 Millionen Common-Rail-Systeme bei Bosch gefertigt

2009: Erste Euro-6-Fahrzeuge im Markt sind Clean Diesel (5 Jahre vor Euro-6-Pflicht)

2011: Erster Diesel-Hybrid mit Bosch bei PSA Peugeot Citroën in Serie