Katalysator-Technik: So wird der Diesel endlich sauber

• Immer mehr Autohersteller werden von den Behörden verdächtigt, bei den Abgaswerten ihrer Dieselmodelle zu betrügen.
• Tatsächlich stoßen einige Modelle bei Prüfungen auf der Straße viel zu viel Stickoxide aus. Besonders der Opel Zafira fällt negativ auf.
• Es zeigt sich: Wer saubere Dieselmotoren anbieten will, muss technisch extrem komplexe Autos bauen.

Eine Branche demontiert sich selbst. Der Diesel als deutsches Erfolgsmodell ist durch immer neue Betrugsfälle diskreditiert: Porsche Cayenne und Macan, Mercedes Vito, Audi A6 und A7 - das sind nur die jüngsten Rückrufe wegen unzulässiger Abschalteinrichtungen. Daimler-Chef Dieter Zetsche ("Bei uns wird nicht manipuliert") musste schon zweimal bei Verkehrsminister Andreas Scheuer vorsprechen, weil Mercedes im Verdacht steht, schmutzige Tricks auch bei der Abgaswäsche von Pkws zu nutzen. Vergangene Woche bestätigte das Bundesverkehrsministerium zudem, dass es "eine amtliche Anhörung gegen Opel wegen drei Euro-6-Modellen" gebe. Die Marke mit dem Blitz steht schon länger wegen überhöhter Abgaswerte unter Beobachtung.

Bislang konnte Opel einen offiziellen Rückruf vermeiden. Stattdessen sollte eine "freiwillige Serviceaktion" das Abgasverhalten von 90 000 CDTi-Dieselfahrzeugen (Zafira Tourer, Insignia und Cascada) korrigieren. "Wir glauben, dass wir kurzfristig in der Lage sind, die Wirksamkeit der Reduktion der Oxide der Stickstoffemissionen bei unseren Euro-6-Dieseln mit SCR-Technologie weiter zu verbessern", erklärte der damalige Opel-Chef Karl-Thomas Neumann im Frühjahr 2016.

Im Klartext geht es um sogenannte Thermofenster: Die Euro-6-Modelle schalten bei weniger als 17 Grad die Reinigung mit Harnstoff (Adblue) aus. Tests auf dem Vierrad-Rollenprüfstand ergaben zudem einen auffälligen Anstieg der Stickoxidwerte (NOx) beim Zafira. Werden nur zwei Räder bewegt, weiß die Elektronik, dass sie sich auf einem Prüfstand befindet und kann die Abgasreinigung verbessern.

Solche Tricks gibt es viele, die Autohersteller wollen teure Technik, Adblue und vor allem Kraftstoff sparen: Wird der Dieselmotor auf einen geringen NOx-Ausstoß hin optimiert, steigen die Rußemissionen. Weil der Partikelfilter häufiger mit Nacheinspritzungen ausgebrannt werden muss, ist der Verbrauchsvorteil gegenüber dem Benziner in Gefahr. Falsch verstandene Sparsamkeit macht selbst relativ neue Euro-6-Modelle zu Stinkern. Das zeigen Prüffahrten mit portablen Emissionsmessgeräten (PEMS).

Die Hälfte aller Euro-6-Neuwagen würde keine grüne Plakette erhalten

Am meisten Erfahrung mit solchen Tests im Straßenverkehr haben die englischen Spezialisten von Emissions Analytics. Nur 14 Prozent der Euro-6-Diesel erreichen in deren Testreihen eine A-Wertung: Sie stoßen also im Realbetrieb weniger als 168 mg/km NOx aus. Ab September 2019 gilt dieser Wert für alle Dieselneuwagen, in diesem Herbst wird er für neu typgeprüfte Fahrzeuge verpflichtend. Doch von solchen Werten sind bisherige Euro-6-Diesel meist weit entfernt: Ein Drittel schafft nur Euro-3-Niveau (500 mg/km), weitere 24 Prozent sind noch schmutziger. Um Stadtbewohner vor einer hohen Schadstoffbelastung konsequent zu schützen, müsste mehr als der Hälfte aller Euro-6-Neuwagen demnach eine grüne Palette verweigert werden.

Doch davon kann keine Rede sein. In Stuttgart sollen ab dem nächsten Jahr zwar Fahrverbote für ältere Diesel gelten. Euro-5-Modelle dürfen aber weiterhin in die Umweltzonen einfahren. Die Autohersteller meinen, dass sie das Problem durch Software-Updates gelöst haben. Ungeklärt ist aber, unter welchen Rahmenbedingungen die NOx-Werte tatsächlich um ein Drittel sinken.

Ähnliches Prinzip wie bei Sportmotoren

Euro-5-Diesel müssen nicht nur auf einen SCR-Katalysator, sondern auch auf ein ausgefeiltes Thermomanagement in Form einer wassergekühlten Abgasrückführung (AGR) verzichten. Die funktioniert im Prinzip ganz ähnlich wie der Ladeluftkühler bei Sportmotoren. In beiden Fällen geht es darum, den Motor mit möglichst kalter Luft zu füttern. Beim Sportmotor soll der Sauerstoffgehalt hoch sein, um viel Sprit verfeuern zu können. Beim Diesel gilt das genaue Gegenteil: Die verbrannten Abgase werden über eine Schleife wieder in den Ansaugkanal geleitet. Je sauerstoffärmer das Gemisch, desto niedriger die Verbrennungstemperatur - und die Stickoxidwerte.

Ohne wassergekühlte AGR fehlt den Euro-5-Dieseln eine entscheidende Komponente, um das enge Temperaturfenster bei der Abgasreinigung zu erweitern. Software-Updates können daran genauso wenig ändern wie teure Nachrüst-Katalysatoren. Mit vertretbarem Aufwand lässt sich kein Diesel zum Supersaubermann nachrüsten. Dafür sind weder die Grundarchitektur des Systems noch die Motorelektronik ausgelegt.

Am Ende ist alles ganz einfach: Der Diesel als Billigantrieb funktioniert nicht. Das unterstreichen Messungen an den nachgebesserten Opel-Modellen: "Auch nach den Software-Updates sind noch temperaturgesteuerte Abschalteinrichtungen vorhanden", so die Deutsche Umwelthilfe (DUH) im April dieses Jahres. Ihre Wintermessungen im Straßenverkehr ergaben viel zu hohe Stickoxidemissionen. Keiner der 15 untersuchten Diesel-Pkw kam auch nur in die Nähe der vorgeschriebenen Prüfstandswerte.

Besonders schlecht schnitt der Opel Zafira 1.6 CDTi Euro 6 ab. Bei Temperaturen zwischen ein Grad unter null und fünf Grad summierte sich sein NOx-Ausstoß auf 1474 mg/km: Eine Überschreitung des Prüfstandswertes von 80 mg/km um fast das Zwanzigfache. Gründlicher lässt sich die Hoffnung auf eine schnelle Verbesserung des Dieselproblems durch Software-Updates nicht zerstören.

"Den Diesel verbessern, statt verbieten", versucht Ola Källenius das schmutzige Image aufzupolieren. Dem Mercedes-Entwicklungsvorstand zufolge sollen bis September über 30 Modelle mit 200 Varianten auf Euro 6d Temp umgestellt werden. Emissions Analytics hat den Mercedes CLS 350 d 4matic mit der Bestnote A+ ausgezeichnet. Dank des komplett neu entwickelten Reihensechszylinders erreicht das Coupé im Praxistest den Bestwert von 19 mg/km. Källenius will die gesamte Mercedes-Flotte bis 2020 auf ein Stickoxid-Niveau von 30 mg/km drücken. Auch der neue Audi A6 50 TDI und der BMW 520d sind auf der Straße mit weniger als 40 Milligramm NOx so sauber wie Autos mit Benzinmotor.

Bei Premium-Neuwagen ist der teure Vollwaschgang für Abgase also möglich, aber wie sieht es in der Masse aus? Bosch-Chef Volkmar Denner hatte im Mai einen revolutionären Durchbruch bei der Dieselentwicklung verkündet. Bis zur Abgasstufe Euro 6d Final Anfang 2020 ließen sich kompakte Diesel mit bestehenden Komponenten und etwas Feinschliff auf zweistellige NOx-Werte bringen. Unter 99 g/km müssen die Entwickler ohnehin bleiben, um den nächsten Grenzwert (120 mg/km im Realbetrieb) trotz Messtoleranzen unter allen Außenbedingungen sicher zu erreichen.

Die Dieselverkäufe bei VW steigen wieder

Nicht wenige Experten bezweifeln aber, dass dafür ein einstufiger Katalysator samt ausgefeiltem Thermomanagement genügt. Leistungsstarke Autos mit mehr als 1700 Kilogramm Gewicht brauchen auf jeden Fall ein zweistufiges System. Zum Beispiel einen Partikelfilter mit SCR-Beschichtung direkt an der heißen Seite des Motors und mindestens einen zusätzlichen Unterflur-Katalysator. Damit die Abgasreinigung mit Adblue funktioniert, sind rund 200 Grad Celsius nötig. Voraussichtlich muss der weit vom Motor entfernte Kat mit Extra-Kraftstoff aktiv geheizt werden.

Der Verbrauch steigt also, es sei denn alternativ wird ein Heiz-Kat mit 48-Volt-System verbaut. So ein milder Hybrid ist teuer, trotzdem führt ihn VW im neuen Golf ab 2019 ein. Noch in diesem Jahr elektrifiziert Kia den Diesel im Golf-Gegner Ceed und im Sportage. Das Kompakt-SUV mit 136 kW (185 PS) wird dadurch 1900 Euro teurer, spart allerdings zehn Prozent Kraftstoff.

Im Juni erreichten Selbstzünder einen Marktanteil von 31,2 Prozent, ein Jahr zuvor lagen sie noch bei nahezu 50 Prozent. Das Ergebnis sind steigende CO₂-Werte in der Flotte, denn große Brummer werden als Benziner zu Spritfressern. Doch die Trendwende könnte in Sicht sein. Bei VW sind die Dieselverkäufe wieder auf 38 Prozent gestiegen. Viele Kunden erwarten offensichtlich, dass sie mit neuen Dieselmodellen auf der sicheren Seite sind.