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4.2.2 Direkteinspritzende Ottomotoren (GDI, FSI)


Direkteinspritzende Ottomotoren weisen eine dem Dieselmotor ähnliche innere Gemischbildung und in weiten Kennfeldbereichen eine ebenfalls dem Dieselmotor ähnliche magere Verbrennung auf. Deshalb kann auch eine dem Dieselmotor ähnliche Partikelemission entstehen, die bereits in mehreren Veroeffentlichungen auf der Basis von Messungen nachgewiesen wurde. Da in Zukunft mit einer starken Zunahme von PkwModellen mit direkteinspritzenden Ottomotoren zu rechnen ist, sind diese bei einer Fortschreibung der Partikelgrenzwerte zu berücksichtigen. Wie in der Einführung erwaehnt, besteht ein entsprechender Pruefauftrag des Rates an die EUKommission.
Eine schwedische Untersuchung zeigt z.B., dass die Partikelemission von PkwModellen mit direkteinspritzenden Ottomotoren in bestimmten Betriebszustaenden auf dem Niveau von DieselPkw ohne Partikelfilter liegen kann [13] (Abb. 34).
Bereits im Juli 1997 wurde der damals neu eingefuehrte Mitsubishi Carisma 1.8 GDI beim RWTueV, Essen, bezueglich seiner Schadstoffemissionen vermessen. Die Partikelemission im Neuen Europaeischen Fahrzyklus nach 91/441/EWG lag zwischen 0,0045 g/km und 0,0076 g/km, der Mittelwert betrug 0,0056 g/km. Dieser Wert liegt etwa um den Faktor 2 über dem später naeher erlaeuterten EURO 5Vorschlag.
Es haengt weitgehend von der Auslegung des Motors ab, ob und in welchen Kennfeldbereichen eine relevante Partikelemission entsteht. Davon haengt u a. ab, ob bei der Typpruefung im Neuen Europaeischen Fahrzyklus mit relativ niedriger Last eine relevante Partikelemission auftritt. Zumindestens in Betriebszustaenden mit hoher Last und ausserhalb des Typpruefzyklusses ist eine dem Diesel ähnliche Partikelemission zu erwarten.
Grundsaetzlich ist zu fordern, dass die Partikelemission von direkteinspritzenden Ottomotoren nach denselben Verfahren und mit denselben Grenzwerten zu begrenzen ist wie bei Dieselmotoren. Es gibt keinen Grund, für einen direkteinspritzenden Ottomotor einen höheren Grenzwert zuzulassen als für einen Dieselmotor.

4.2.3 Nutzfahrzeugmotoren

Die weitere Entwicklung in Hinblick auf die zukuenftigen EURO IV Grenzwerte ist wie folgt einzuschaetzen:
Für Nutzfahrzeugmotoren sind sowohl technische Lösungen mit Partikelfilter zu erwarten, die den Partikelgrenzwert weit unterschreiten, als auch technische Lösungen mit Katalysatoren zur Stickoxidminderung, die unter Ausnutzung der gegenlaeufigen Abhängigkeit von Partikelund Stickoxidemission zu einer knappen Unterschreitung des Partikelgrenzwertes führen. Welche technischen Lösungen mit welchen Anteilen am Markt zu erwarten sind, ist z. Zt. noch nicht klar absehbar und wird erst ein bis zwei Jahre vor dem Inkrafttreten der EURO IVund EURO VGrenzwerte deutlicher zu erkennen sein, falls der fruehzeitige Einsatz nicht durch Foerdermassnahmen oder andere Massnahmen forciert wird. Bei dem erwarteten Einsatz von NOxSCRKatalysatorsystemen werden auch die Euro5Partikelgrenzwerte motorisch eingehalten.
Aus heutiger Sicht ist fraglich, ob die seitens der europaeischen Umweltminister bei der Verabschiedung der Richtlinie 99/96/EG erklaerte Absicht, mit den EURO IVund EURO VGrenzwerten für Nutzfahrzeugmotoren die Partikelfiltertechnik durchzusetzen, erfüllt wird.
Vorlaeufig nehmen wir an, dass der Anteil von Nutzfahrzeugen mit effektiven Partikelfiltern ab 2005 einen Anteil von ca. 30 % an den Neuzulassungen erreichen wird. Allerdings ist auch absehbar, dass abhaengig vom Ausgangszustand des Motors eine Abgasrueckfuehrung in Verbindung mit einem Oxydationskatalysator zur Einhaltung von EURO V ausreichen kann.
Hersteller, die derartige Lösung planen, werden die Applikation von Partikelfiltern zwangsläufig vernachlaessigen, sofern es nicht rechtzeitig Signale oder Beschluesse bezueglich einer Anpassung der EURO VGrenzwerte zu niedrigeren Werten hin gibt.
Die Partikelfiltertechnik ist verfügbar. Bereits Anfang der 90er Jahre wurde sie an 1.100 Stadtbussen im Rahmen des RussfilterGrossversuchs des BMU erfolgreich erprobt. In der Schweiz sind zahlreiche Partikelfiltersysteme nach ausfuehrlichen Eignungstests seitens der Behoerden (BUWAL, SUVA) für die Nachruestung von Baumaschinen anerkannt worden und werden aufgrund eines Obligatoriums auf Baustellen eingesetzt. Heute laufen in Deutschland nach Angaben des VdV ca. 5.000 Stadtbusse mit nachgeruesteten Partikelfiltersystemen. Es handelt sich dabei ganz ueberwiegend um ein Filtersystem, das aufgrund seines einfachen Aufbaus speziell für die Nachruestung geeignet ist, das sog. CRTSystem (Continuously Regenerating Trap). Allein die BVG in Berlin hat ca. 800 Busse nachgeruestet. Weltweit laufen mehr als 50.000 Nutzfahrzeuge mit nachgeruesteten Partikelfiltersystemen, in Kalifornien ist die Nachruestung von 900.000 Dieselfahrzeugen im Rahmen eines Programms mit Foerdermitteln von 100 Mio. US$ beschlossen worden.
Die Partikelfiltertechnik ist für Nutzfahrzeugmotoren seit Jahren in verschiedenen Varianten (verschiedene Filtermedien in Kombination mit verschiedenen Regenerationsstrategien) verfügbar. Die Liste der in der Schweiz von den Behoerden (BUWAL, SUVA) geprueften und anerkannten Partikelfiltersysteme für den Einsatz bei Baumaschinen (sog. Filterliste), deren Dieselmotoren in weiten Teilen den Dieselmotoren für StrassenNutzfahrzeuge entsprechen, umfasste bereits im Jahr 2000 insgesamt 36 Russfiltersysteme von 16 Herstellern. Die weitere Entwicklung betrifft die Optimierung der Systeme für den Serieneinsatz, in Hinblick auf absolute Regenerationssicherheit, verbesserte Dauerhaltbarkeit, vergroesserte Wartungsintervalle und minimierten Abgasgegendruck.
Allerdings sind inzwischen auch Abgasnachbehandlungstechniken in der Entwicklung, die nur auf eine knappe Einhaltung des Partikelgrenzwertes EURO IV/EURO V zielen. Es handelt sich
dabei um den sog. PMKat, der als offenporiges System („filterlose Russminderung“) die Partikelzahl aufgrund stroemungstechnischer Phaenomene je nach Betriebszustand mit einem Wirkungsgrad von nur 20 % bis maximal 80 % auf einer metallischen Wabenstruktur abscheidet.
Die mit echten Partikelfiltern erreichbaren hohen Abscheideraten werden mit einem PMKat bei weitem nicht realisiert.

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