Innovatives Twindosing senkt die NOx-Emissionen um rund 80 Prozent

Seit 2018 kommen in Volkswagen Modellen mit Dieselmotoren nur noch SCR-Abgasnachbehandlungssysteme zum Einsatz. Mit der SCR-Technologie („Selective Catalytic Reduction“) werden Stickoxide im Abgas signifikant reduziert. Jetzt hat Volkswagen die nächste Evolutionsstufe des SCR-Systems entwickelt, das so genannte „Twindosing“-Verfahren. Dabei wird Adblue gezielt vor zwei hintereinander angeordneten SCR-Katalysatoren eingespritzt. Das Verfahren kommt im neuen Passat 2.0 TDI Evo mit 110 kW (150 PS) zum Einsatz. Er bringt so bereits jetzt die technischen Voraussetzungen mit, um die künftige Abgasnorm Euro 6d zu erfüllen.

Aktuelle RDE-Messungen (Real Driving Emissions) zur Typzulassung von Volkswagen bestätigen: Mit den neuen 2.0 TDI Evo-Motoren mit Twindosing-Verfahren werden die NO_X-Werte gegenüber der Vorgängergeneration der jeweiligen Modelle um rund 80 Prozent reduziert.

Volkswagen wird die neue Technologie jetzt schrittweise für alle Modelle mit 2.0 TDI Evo-Motoren einführen. Nach dem aktuell im Passat eingesetzten 2.0 TDI Evo¹ mit 110 kW (150 PS) wird in ähnlicher Form auch der neue Golf², der in Kürze seine Weltpremiere feiern wird, in allen TDI-Varianten auf Twindosing setzen.

Für das Twindosing-Verfahren ist ein zweiter SCR-Katalysator nötig, der sich im Fahrzeugunterboden befindet. Durch den größeren Abstand zum Motor ist die Abgastemperatur vor dem zweiten Katalysator um bis zu 100°C niedriger. Dadurch erweitert sich das Fenster für die Abgasnachbehandlung: Auch bei motornahen Abgastemperaturen von +500°C kann das Gesamtsystem noch sehr hohe Konvertierungsraten erreichen. Ein Sperr-Kat hinter dem SCR-System verhindert zudem den Schlupf von überschüssigem Ammoniak.

Das innovative Twindosing-Verfahren gleicht einen systembedingten Nachteil von Dieselmotoren aus. Zwar verursachen moderne Selbstzünder weniger CO₂-Emissionen als Benziner, weil Dieselkraftstoff über eine höhere Energiedichte verfügt und das Brennverfahren einen höheren Wirkungsgrad erreicht. Allerdings stellen Dieselmotoren auch besondere Anforderungen, da die Verbrennung des Kraftstoffs mit Luftüberschuss erfolgt. Unsere Luft besteht zu einem Großteil aus Stickstoff, der beim Verbrennen mit Sauerstoff reagiert – Stickoxide entstehen.

Um die im Dieselmotor entstandenen Stickoxide zu reduzieren, wird Ammoniak benötigt. Dieses wird als wässrige Harnstofflösung (AdBlue) über ein Dosiermodul ins Abgas vor einem SCR-Katalysator eindosiert. Dort verdampft die Lösung – der Harnstoff wird gespalten und verbindet sich mit Wasserdampf zu Ammoniak. Im SCR-Katalysator reagiert das Ammoniak (NH₃) dann auf einer speziellen Beschichtung mit den Stickoxiden (NO_x) zu Wasser und harmlosem Stickstoff (N₂), dem Hauptbestandteil unserer Atemluft.

In bisherigen Systemen zur Abgasnachbehandlung ist ein SCR-Katalysator motornah zwischen dem Abgasturbolader, dem Dieseloxidations-Katalysator – der unverbrannte Kohlenwasserstoffe umwandelt – und dem flexiblen Verbindungsstück zum Schalldämpferrohr platziert. Die SCR-Beschichtung wird dabei auf die Wabenstruktur des Dieselpartikelfilters aufgebracht, so dass ein Bauteil mehrere Funktionen übernehmen kann.

Durch die motornahe Anordnung können nach einem Kaltstart zügig die für hohe Umwandlungsraten erforderlichen Abgastemperaturen erreicht werden – der Idealbereich mit Konvertierungsraten von mehr als

90 Prozent liegt bei Temperaturen zwischen +220°C und +350°C. In vielen Betriebssituationen sind diese Bedingungen erfüllt.

Oberhalb von +350°C sinken die Konvertierungsraten dank Twindosing nun nicht mehr. Solch hohe Temperaturen entstehen beispielsweise bei schnellen Autobahnfahrten, bei hohen Drehzahlen über einen längeren Zeitraum oder bei Bergfahrten, vor allem mit voll beladenen Fahrzeugen oder im Anhängerbetrieb.