Toyota Avensis D-CAT Sauber gemacht

Toyota führt es allen vor. Während andere Autohersteller noch mit Politikern und Konkurrenten rangeln, ob Partikelfilter für Diesel Sinn machen, ab welcher Motorgröße und mit welcher Technik, fahren die Japaner im Mittelklasse-Modell Avensis den „saubersten Diesel der Welt“ vor.

Von Frank Wald


Sauberer Diesel: Toyota Avensis D-CAT

Sauberer Diesel: Toyota Avensis D-CAT

Nicht gerade ein bescheidener Anspruch, den der drittgrößte Autohersteller der Welt für seinen neuen D-CAT-Diesel erhebt. Das Kürzel steht für Diesel Clean Advanced Technology und bezeichnet eine neuartige Abgasnachbehandlung, mit der die beim Betrieb moderner Dieselmotoren anfallenden Stickoxide (NOx) und Rußpartikel auf ein Minimum reduziert werden können. Wartungsfrei und ohne irgendwelche Zusatzstoffe stoße der D-CAT um die Hälfte weniger NOx und bis zu 90 Prozent weniger Partikel aus, als die 2005 geltende Euro-4-Abgasnorm es fordert. Er habe sogar, so Toyota, das technische Potenzial, "die zurzeit in der Diskussion befindlichen Euro-5-Grenzwerte zu erfüllen".

Die "revolutionäre" Leistung des D-CAT-Motors, auf den Toyota rund 1600 Patente hält, besteht darin, sowohl Rußpartikel als auch die nicht minder schädlichen Stickoxide (NOx) zeitgleich umzuwandeln - eine Aufgabe, die bislang technisch nur schwer zu realisieren war. Dieselmotoren arbeiten meistens mit hohem Luftüberschuss, soll heißen Sauerstoffgehalt, und damit entsprechend hoher Verbrennungstemperatur. So entstehen die hohen Stickoxid-Werte. Senkt man nun den Sauerstoffgehalt (und damit die Temperatur), indem das sauerstoffarme Abgas in den Brennraum zurückgeführt wird, fördert das wiederum die Rußpartikelbildung und schmälert die Katalysatorwirkung. Andererseits ist Sauerstoff notwendig, um die im Filter abgelagerten Partikel zu oxidieren, also unschädlich zu machen. Dieser Zielkonflikt zwischen Partikel- und NOx-Emission und widerstreitenden Temperaturerfordernissen soll durch den D-CAT-Diesel aufgehoben werden.

Hohe Laufruhe beim niedertourigem Fahren: Toyota Avensis D-CAT

Hohe Laufruhe beim niedertourigem Fahren: Toyota Avensis D-CAT

Zu den wesentlichen Teilen des Systems gehört dabei neben der neuesten Generation der Common-Rail-Einspritzung, die jetzt mit Drücken bis 1800 bar arbeitet, der von Toyota entwickelte DPNR-Speicherkatalysator (Diesel Particulate NOx Reduction) sowie ein neues Verbrennungsverfahren (Low Temperature Combustion), das die Brenntemperatur reduziert und so die Rußbildung und die NOx-Emissionen bei normaler Fahrt minimiert. Gesteuert wird das Ganze durch eine integrierte Motorelektronik, die eine Vielzahl von Sensor-Informationen verarbeitet und die Prozessabläufe koordiniert.

So werden im Normalbetrieb die Stickoxide und Partikel im DPNR-Katalysator zwischengespeichert. Sobald die Elektronik die Beladung registriert, wird der Katalysator automatisch durch eine Regeneration quasi wieder gereinigt. Bei den chemischen Umwandlungsprozessen unter kurzfristiger Erhöhung der Kat-Temperatur entsteht reiner Sauerstoff, der die Stickoxide in natürlichen Stickstoff sowie Kohlendioxid aufspaltet und die Partikel ebenfalls zu CO2 verbrennt.

Fahrzeugschein
Hersteller: Toyota
Typ: Avensis 2.0 D-CAT
Karosserie: Limousine
Motor: Vierzylinder-Turbodiesel
Hubraum: 1.995 ccm
Leistung: 116 PS (85 kW)
Drehmoment: 280 Nm
Von 0 auf 100: 11,4 s
Höchstgeschw.: 195 km/h
Verbrauch (ECE): 6,1 Liter
CO2-Ausstoß: 162 g/km
Kraftstoff: Diesel
Kofferraum: 520 Liter
Versicherung: 19 (HP) / 33 (TK) / 18 (VK)
Preis: 24.200 EUR
Voraussetzung für den Betrieb ist jedoch schwefelfreier Diesel, der so nur in Deutschland, Großbritannien und Schweden flächendeckend angeboten wird. In allen übrigen EU-Staaten gibt es bislang nur schwefelhaltigen Diesel, der den DPNR-Katalysator sozusagen "vergiftet". Weil Schwefeldioxid (SO2) ähnliche chemische Reaktionen zeigt wie die Stickoxide, behindert es deren Abbau und raubt Speicherplatz im Katalysator. Außerdem ist es beim Regenerationsprozess temperaturstabiler und wird nicht vollständig umgewandelt. Damit würde es auf Dauer den Katalysator blockieren und die volle Leistung behindern.

Doch auch daran haben die Toyota-Ingenieure gedacht und gleich eine Reihe von Gegenmaßnahmen eingebaut. Neben zusätzlichen Beschichtungen, die die Schwefelanreicherung hemmen, werden die Regenerationsphasen häufiger durchgeführt sowie die Kat-Temperatur kurzzeitig auf 600 Grad Celsius angehoben. Ausgelöst wird das Ganze durch einen kleinen Schalter im Cockpit, den der Fahrer drücken muss, wenn er schwefelhaltigen Diesel tankt. Ab 2005 jedoch soll schwefelarmer Diesel in der gesamten EU flächendeckend zur Verfügung stehen, ab 2009 sogar überall schwefelfreier Kraftstoff zu haben sein.

 Elektronikzentrale registriert Sensor-Infos und koordiniert die Prozessabläufe: D-CAT-Motor

Elektronikzentrale registriert Sensor-Infos und koordiniert die Prozessabläufe: D-CAT-Motor

Von den komplexen technischen Vorgängen nimmt der Fahrer nichts wahr. Im Gegenteil, die Verbrennungsgeräusche des Diesels werden durch das D-CAT-System sogar noch weiter gesenkt, was besonders in der Laufruhe bei niedertourigem Fahren in der Stadt deutlich zu spüren ist. Technisch basiert der neue Motor auf dem bekannten 2,0-Liter-D-4D-Selbstzünder und beeindruckt mit gleich kräftigem Durchzug und identischen Leistungs- und Beschleunigungswerten.

Der Unterschied liegt wie immer im Preis. Der Avensis 2,0 D-CAT, der ab 8. November zunächst als viertürige Limousine nur in Deutschland und England angeboten wird, kostet in der Ausstattungsversion Sol 24.200 Euro, in der Top-Version Executive 25.200 Euro. Im Vergleich zum ausstattungsidentischen D-4D sind das jeweils 800 Euro mehr allein für die neue Filtertechnik.



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