Oldtimer Markt, Heft 09/2001, Seite 210 ff:

Die Abgas-Grenzwerte werden immer schärfer. 
Mancher Hersteller schafft sie nur mit Tricks, andere gar nicht. Wir hakten nach, wie sauber die Saubermänner wirklich sind.


Elektronik steuert heutzutage alle möglichen Funktionen eines Autos und nicht zuletzt den Motor. Doch manchmal verrennen sich die Bits und Bytes...

Genau das passierte, als vergangenes Jahr die damals neuste Enduro des Traditionsherstellers BMW auf dem Prüfstand jenen festgelegten Fahrzyklus durchlief, den sonst alle in der EU zugelassenen Autos zur Messung ihres Abgasausstoßes absolvieren müssen. Zuvor hatte sich der Hersteller damit gebrüstet, erstmals einen wirklich sauberen Einzylinder gebaut zu haben - dank Einspritzung und geregeltem Dreiwege-Kat. Tatsächlich absolvierte das Motorrad den ersten Prüfstandlaut mit ruckelndem Motor, aber exzellenten Abgaswerten. Beim zweiten Lauf platzte die Bombe: Nun zog die Enduro sauber und kraftvoll durch - und produzierte Abgase, die zum Teil schlechter waren als die eines gut eingestellten Motorrads ohne Kat. Der Grund für den Wandel vom Paulus zum Saulus: Weil ein Parameter nicht den festgelegten Anforderungen des Testprocederes (siehe Kasten Seite 231) entsprach, hatte die Motorelektronik den Fahrzyklus nicht erkannt und daher auch nicht zugunsten sauberen Abgases geregelt, sondern auf Leistung. Denn sauber heißt in jedem Fall, mit magerem Gemisch- also wenig Benzin - zu fahren, während Leistung ein eher „fettes", kraftstoffreiches Gemisch erfordert. Offenbar hatte die Elektronik den Motor beim ersten, erfolgreichen Prüfdurchgang bis zur Unfahrbarkeit abgemagert.

Das so genannte „cycle beating", das Austricksen des Prüfverfahrens, hat eine ebenso lange Tradition wie die Katalysatortechnik selbst und wirft ein Schlaglicht auf das kreative Potential findiger Ingenieure. Legendär sind etwa jene Mikroschalter in der Fahrertür von Autos für den US-Markt. Bei heruntergelassener Seitenscheibe schloss sich der Kontakt und signalisierte der Motorsteuerung, dass gerade geprüft wurde. Hintergrund dieser scheinbar abstrusen Idee: In den USA haben nahezu alle Autos eine Klimaanlage und werden deshalb im Alltag mit geschlossenen Fenstern bewegt. Der Testzyklus hingegen wird auf dem Prüfstand mit offenem Seitenfenster gefahren, damit der Fahrer Anweisungen entgegen nehmen kann. In Europa soll mit ähnlichen Schaltern getrickst worden sein.

Wie haben sich die Oldies geschlagen?

Gebannt starren Redakteur Ramackers, Paul Wurm und Hans Joswig (v.l.) nach der ersten Testfahrt auf die Abgaskontrolle.

Weil die Rechner der Motorsteuerungen mittlerweile leistungsfähiger sind, haben die Hersteller derartige Manipulationen nicht mehr nötig, wie der eingangs geschilderte Motorrad-Fall zeigt. „Die Steuerungsprogramme der Motorelektronik sind die bestgehüteten Firmengeheimnisse der Autobauer", glaubt denn auch einer, der es wissen muss - der Mann entwickelt Triebwerks-Prototypen im Auftrag großer deutscher Hersteller. Verständlich, dass er angesichts seiner Auftraggeber nicht namentlich genannt werden möchte. „In den Steuer-Chips der Motorelektronik finden wir Programmteile, deren Funktion wir nicht entschlüsseln können", erklärt der ChipSpezialist eines bekannten deutschen Auto-Tuners und bestätigt, es sei kein Problem, die Elektronik auf Erkennen des Zyklus zu programmieren. „In abgeschwächter Form wird das auch gemacht. So können wir an den Kennlinien der Motorsteuerungen klar den Fahrzyklus ablesen". Wird das Auto entlang dieser Kennlinie im Fahrzyklus bewegt, dreht die Motorelektronik im Sinne sauberer Abgase die Gemischschraube zu. „Aber das", darauf verweist der Chip-Tuner, der aus Angst vor Repressionen ebenfalls ungenannt bleiben möchte, „ist nicht illegal und wird von allen Herstellern praktiziert." Es mag nicht illegal sein, klar ist aber auch, dass diese Kennlinie im Alltagsbetrieb keine Rolle spielt - und somit auch nicht die mit ihr erreichten Abgaswerte.

 

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   Der Fotograf bei der Arbeit
  
[WEB-Foto:
    Eberhard Weilke]

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[WEB-Foto: 
Eberhard Weilke]

 

Die sind bei nicht wenigen Autos offenbar ohnehin Makulatur: „Viele der modernen Direkteinspritzer-Diesel liegen schon im Neuzustand um 50 bis 80 Prozent über den Grenzwerten, die sie laut ihrer Schadstoffklasse eigentlich einhalten müssten", so der Tuner. Das erschwert seine Arbeit erheblich, denn „wir müssen per Abgastest nachweisen, dass unsere Tuning-Chips nicht das Abgasverhalten verschlechtern. Also müssen wir uns aus der Serie erst mal ein sauberes Auto herausfischen, sonst brauchen wir zum Test gar nicht anzutreten." Ein Eindruck, den Dr. Axel Friedrich vom Umweltbundesamt (UBA) in Berlin bestätigt. Er ist Abgasspezialist beim UBA und gefällt sich in der Rolle als weißer Ritter wider die Luftverschmutzung. „Das Problem ist uns bekannt", erklärt er und knurrt Unheil verkündend: „Die Diesel sind als nächste dran!"

Es wären nicht die ersten schwarzen Schafe im wollweißen Deckmantel, die Friedrich outet. Er ist als Vertreter des Umweltbundesamtes zusammen mit dem ADAC für die Feldüberwachung zuständig. Das „Feld" sind alle in Deutschland zugelassenen Pkw. Aus diesem Bestand werden wahllos Autos über das Kraftfahrt-Bundesamt ermittelt und deren Besitzer gebeten, ihre Wagen für Abgastests zur Verfügung zu stellen. Mit der Feldüberwachung prüfen UBA und ADAC, ob Autos auch nach längeren Laufleistungen noch die vorgeschriebenen Abgasgrenzwerte einhalten.

Dabei stoßen die Tester einerseits auf verschleißbedingte Mängel oder solche, die das Resultat mangelhafter Dauerhaltbarkeit sind. Wie bei jenen Mitsubishi-Carisma-Modellen, bei denen sich eine Dämmmatte zwischen dem wabenförmigen Monolith - dem eigentlichen Katalysator - und dem Katgehäuse auflöste und Abgase am Monolith vorbei ungereinigt ins Freie strömen konnten. Delikater sind jedoch jene Fälle, bei denen Fahrzeuge eines Typs reihenweise durch den Test rasseln, obwohl Kat und Regelung einwandfrei funktionieren. In diesen Fällen liegt der Verdacht nahe, der Hersteller habe bei der Typgenehmigung der betroffenen Baureihe mit einem getürkten Super-„Saubermann" der Einstufung als Euro-3- oder D4-Fahrzeug nachgeholfen. So geschehen bei einem nachträglich zum D4Auto geadelten Opel-Modell, das bei der Feldüberwachung durch chronisch überhöhte Schadstoffausstöße aufgefallen war. Offenbar schaffte die Abgasanlage nur im Neuzustand die geforderten Grenzwerte. Opels feinsinnige Ausrede: Während die Euro-Normen Zulassungsgesetze seien, in denen die Dauerhaltbarkeit explizit gefordert werde, handele es sich bei D4 um ein Kfz-Steuergesetz, und da stehe von Dauerhaltbarkeit nichts drin. 

Na, denn!

Bauartbedingt sitzen der Katalysator und die Lambda-Sonde bei der DS im Vorschalldämpfer. Durch den großen Abstand zum Motor ist die Regelung etwas träge, erreicht aber dennoch gute wert - zumal sie gegen die ungenaue D-Jetronic ankämpfen muss
Leicht und kompakt: Der Abgastester speist Daten in das auf ihm montierte Laptop ein

Fiat ließ es vor rund einem Jahr erst gar nicht so weit kommen. Nachdem der italienische Konzern vermutlich mehrere tausend Autos als D4-Fahrzeuge mit entsprechender Kfz-Steuervergünstigung an den Mann gebracht hatte, widerrief er die D4-Einstufung - die Serienautos konnten die Werte nicht einhalten.

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Wenn Autokonzerne neue Modelle zur Abgas-Typprüfungen vorfahren, überlassen sie nichts dem Zufall. „Jeder Hersteller hat Spezialisten, die auf das Durchfahren des Test-Fahrzyklus geschult sind", so Paul Wurm, Entwickler von Nachrüst-Katalysatoranlagen aus Stuttgart. „Und die", das weiß er aus eigener Erfahrung, „fahren, als hätten sie ein rohes Ei unterm Gaspedal, manche setzen sich sogar mit nackten Füßen ins Auto." Hintergrund des zärtlichen Umgangs mit dem Gaspedal: Je langsamer Lastwechsel vonstatten gehen, desto leichter hat es die Motorelektronik, die Steuerbefehle der Lambda-Sonde zu verarbeiten und das Kraftstoff-Luft-Gemisch so abzustimmen, dass ein für den Kat optimal verdauliches Rohabgas entsteht. Dass im realen Straßenverkehr niemand einen so feinfühligen Gasfuß hat, steht nicht zur Debatte. Maßstab ist der genormte Test, und den gilt es zu bestehen.

Obendrein endet der Testzyklus bei wenig praxisnahen 120 km/h, die heutzutage von fast allen Autos mit eher geringer Motorlast und entsprechend magerem Gemisch erreicht werden. Mehr Last hingegen bedeutet mehr Leistung, damit einen höheren Kraftstoffanteil - und mehr Schadstoffe. Tatsächlich praktizieren viele Hersteller diese Lastanreicherung, bei der die Motorelektronik die Steuerimpulse der Lambda-Sonde unterdrückt und ein fetteres Gemisch bereitstellt. Erkennbar ist die Anfettung an einem verräterisch hohen Kohlenmonoxid-Anteil (CO) im Abgas. Zusammen mit dem CO steigen auch die Kohlenwasserstoffemissionen (HC) an, bei denen es sich um unverbranntes Benzin handelt, das vom Katalysator nicht umgewandelt werden kann.

Dr. Axel Friedrich vom Umweltbundesamt bezeichnet die Lastanreicherung knapp als „Unding". Zwar stehe im Gesetzestext klipp und klar, dass die Regelung über alle Fahr- und Lastbereiche aktiv sein müsse. Allerdings gebe es ein Hintertürchen, das von vielen Herstellern fleißig genutzt werde, der so genannte Motor- und Bauteilschutz. Dass die Autobauer diese Fußnote des Gesetzes nutzen, empfindet Friedrich als Trickserei.

„Einige Motoren, darunter viele Turbo-Benziner, erreichen unter anhaltend hoher Last Abgastemperaturen, die einen Kat schmelzen lassen können", erklärt der Chip-Tuner und bestätigt Friedrichs Anschuldigungen: „Die brauchen die Spritanreicherung zur Kühlung." Würden diese Motoren einen Testzyklus, der über 120 km/h hinausgeht, bestehen? Klare Antwort: „Nein." Andererseits gibt der Tuning-Spezialist zu, es gebe auch Fahrzeuge, die ohne Anreicherung bis in den Volllastbereich hinein perfekt regelten, ohne dass dadurch Motor oder Kat Schaden nähmen. Auch Paul Wurm hält die Anreicherung für nicht nötig und versichert, seine Nachrest-Anlagen kämen ohne die „Krücke der Innenkühlung" aus. [Zitat wörtlich: "...bei Paul Wurm wird kein Trickschalter oder eine andere Vorrichtung eingebaut. Die Lambdaregelung kann nicht abgeschaltet werden. Bereits 20 Sekunden nach dem Kaltstart ist die Lambdaregelung bei uns aktiv"...].

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Wir wollten wissen, was dran ist am Getuschel aus den eigenen Reihen der Automobilindustrie und den Anschuldigungen des eifrigen Umweltbeamten und baten zwei Kat-Nachrüster, mit ihren Klassikern zum Vergleich mit zwei willkürlich ausgesuchten modernen Autos anzutreten. Um möglichst realistische Rahmenbedingungen für die Testfahrten zu schaffen, legten wir eine rund 40 Kilometer lange Route auf öffentlichen Straßen fest, die vom Stadtverkehr über Landstraßenfahrt bis zum D-Zug-Tempo auf der Autobahn alle real auftretenden Fahrzustände berücksichtigte. Zur Abgasmessung erhielten wir von der Firma Hermann Electronic in Fürth zwei mobile Abgastester (siehe Kasten). Jeweils zum Beginn und am Ende der Testfahrt wurden die Fahrzeuge vollgetankt, um deren Verbrauch zu ermitteln. Während der Tests nahmen wir Fahrerwechsel vor, um temperamentbedingte Einflüsse auf das Abgasverhalten auszuschließen.

Bei den Probanden handelte es sich um einen drei Monate alten Audi A4 mit 7000 Kilometern auf dem Tacho, dessen 1,8-Liter-Einspritztriebwerk die aktuelle Euro-3-Norm erfüllt. Ebenfalls erst wenige Monate alt war der Renault Laguna, dessen 1,8-Liter-Motor sogar der D4-Norm entsprach. Als Herausforderer traten eine von der Firma Joswig-Auto mit geregeltem Kat gereinigte Citroen DS 23 i.e. von 1975 an, die wegen ihrer ungenauen D-Jetronic-Einspritzung als schwieriger Nachrüst-Kandidat gilt. Erschwerend kam hinzu, dass die DS einen 2,3-Liter-Motor mit unbekannter Laufleistung hat. Der Citroen entspricht vom Abgasniveau her einem Euro-1-Pkw. Als zweiter Youngtimer im Feld trat der 17 Jahre alte Mercedes 230 TE mit K-Jetronic von Paul Wurm an. Trotz 160.000 Kilometer Laufleistung und noch nie geöffnetem Motor erfüllt er dank insgesamt drei Kats und einer aufwendigen Sondensteuerung die D3-Norm.

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Gespannte Erwartung steht auf den Gesichtern aller Beteiligten, als wir nach der ersten Paarung Audi gegen Mercedes die Testprotokolle miteinander vergleichen - und dann Erleichterung! 

Der Audi präsentiert sich als echter Saubermann, der selbst bei harten Beschleunigungsorgien kaum erhöhte CO-Werte zeigt. 

Kaum schlechter steht der Wurm-KatMercedes da, bei dem lediglich [ein]  „Überschwinger" im CO-Wert zeigen, dass die Regelung mitunter ihre liebe Not mit der mechanischen Einspritzung hat. Stur verharrt der Lambda-Wert im optimalen Bereich zwischen 0,99 und 1,01. 

Der Audi emittiert auf der Testrunde im Schnitt 0,06 Prozent CO, 6,73 ppm (parts per million) HC und 6,86 ppm NOX, der Mercedes jeweils 0,03, 12,4 und 14,9. Angesichts dieser Zahlen ist unklar, warum Wurm-Kat-Autos in zwei Bundesländern immer noch D3-Steuervergünstigungen vorenthalten werden.


Die Emissionen der DS mit Joswig-Kat liegen -je nach Schadstoff- etwa um den Faktor fünf bis zehn über denen des Audi, bei konstanter Fahrweise wird die Differenz sogar deutlich geringer -in Anbetracht der schwierigen Motorverhältnisse ein respektabler Wert.

Zum Überraschungskandidaten avanciert der getestete Renault Laguna, der laut Papier die D4-Norm erfüllt. Bei zahmer Fahrweise etwa so sauber wie der Audi, schießen die CO-Werte bei zügigerer Gangart zum Teil über sechs Prozent CO hinaus - ein Wert, mit dem eher „Rennmotoren arbeiten", wie der Chiptuner erklärt. Weil das CO im Schnitt über eine halbe Minute hinweg bei 4,5 Prozent steht, handelt es sich dabei auch nicht um Regelungsspitzen, sondern um ein bewusstes Abschalten der Lambda-Sonde. Derartig schlechtes Abgas kann der beste Kat nicht verarbeiten, was zu einer Verdoppelung der HC-Emissionen führt. Aber nicht nur das: „Setzt die Regelung aus, entstehen im Katalysator rund 150 nicht limitierte Schadstoffe wie Blausäure, die bei einem ungereinigten Auto überhaupt nicht auftreten", erklärt Rainer Kolke vom Umweltbundesamt die besondere Problematik.

Unklar ist, warum Renault zeitweise die Regelung abschaltet; eine Anfrage an den Hersteller blieb unbeantwortet. 
Dass es sich dabei um keinen Einzelfall handelt, belegte ein kurzfristig getesteter Renault Twingo, dessen Regelung ebenfalls massive Aussetzer zeigte. Beide Autos sind steuerbefreit.

Text: Dirk Ramackers Fotos: Jochen Splett/ P. Wurm/ Audi/ dr
(zum Kommentar von Dirk Ramackers)

 

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Weitere WEB-Fotos von Eberhard Weilke:

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Eberhard Weilke, W123-D3-Fan   ;-)

 

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