Motoren auf dem Prüfstand

Vielen Autoherstellern hat das Frauenhoferinstitut etwas voraus: eine Prüfeinrichtung zur Erfassung von Emissionen aus Verdunstungsprozessen und zur Optimierung des Emissionsverhaltens unter definierten Umweltbedingungen. In Holzkirchen lassen deutsche Automobilhersteller wie zum Beispiel BMW bei der Abteilung „Bauchemie, Baubiologie und Hygiene“ ihre neuesten Fahrzeugbauteile und Motoren testen. Dabei geht es insbesondere um Fahrzeuge, die für den Export vor allem in den nordamerikanischen Markt bestimmt sind.

In den USA, speziell in Kalifornien, bestehen deutlich strengere Richtlinien für Schadstoffemissionen bei Fahrzeugen als in Europa. Ziel der verantwortlichen amerikanischen Stellen ist es, eine Verbesserung der Luftqualität sowie eine Minderung von gesundheitlichen Risiken in Ballungszentren zu erreichen. Viele Amerikaner haben ihr Auto quasi im Wohnzimmer stehen, da die Garage bei Einfamilienhäusern häufig nur durch eine Gipskartonwand vom eigentlichen Wohnbereich getrennt ist. Sind diese Wände erst einmal mit Schadstoffen gesättigt, lassen sie die gesundheitsschädlichen Ausdünstungen der Pkw nahezu 1:1 in die Wohnräume strömen. Deshalb setzt das „U.S. Environmental Protection Agency (EPA)“ und das „California Air Resources Board (CARB)“ für Automobile nicht nur Emissionsgrenzwerte für Einzelsubstanzen und Stoffgruppen wie Stickoxide, Kohlenmonoxide fest, sondern auch für Formaldehyd, Kohlenwasserstoffe und bei Dieselfahrzeugen zusätzlich für Feinstaub. Die Einteilung der Neufahrzeuge erfolgt nach Emissionsgruppen. Schon jetzt müssen sie über einen Nutzungszeitraum von 15 Jahren oder 150.000 Meilen die Einhaltung dieser gesetzlichen Vorgaben bei ihren Fahrzeugen gewährleisten. Um diese Vorgaben dauerhaft erfüllen zu können, ist bereits während der Fahrzeugentwicklung eine Optimierung und später eine Überwachung des Emissionsverhaltens notwendig.

Ein Vorteil des Fraunhofer IBP besteht darin, dass die Wissenschaftler dort die Möglichkeit haben, einzelne Teile wie den Motor oder Baugruppen separat in kleineren Prüfkammern mit einem Volumen von 100 Litern bis zu 7,5 Kubikmeter zu testen. Die gewonnenen Messdaten landen in Datenbanken und stehen dann den Projektpartnern online jederzeit zur Verfügung. So kann bereits in einem frühen Stadium auf Auffälligkeiten reagiert und begleitend zur Entwicklung von neuen Fahrzeugtypen agiert werden.

Die umfangreichen und langjährigen Messungen haben den Fraunhofer- Mitarbeitern zu einem enormen Erfahrungsschatz verholfen, der ihnen die tägliche Arbeit erleichtert. Seit der Messstand 2005 die Arbeit aufgenommen hat, haben sich die Prüfkapazitäten um 50 Prozent gesteigert. Breit gestreute Untersuchungen haben im Laufe der Zeit wesentliche Emissionsquellen im Bereich der Kraftstoff-Emissionen aufgedeckt, wie beispielsweise Dichtungen oder ungeeignete Schlauchmaterialien.

Untersuchungen an einer Motorneuentwicklung haben gezeigt, dass ein Motor ohne Optimierungsmaßnahmen den gesetzlichen Vorgaben bezüglich der Verdunstungsemissionen von Kohlenwasserstoffen häufig nicht genügt. Doch schon mit wenigen emissionsverhindernden Maßnahmen konnten die Anforderungen erfüllt werden.