Für Prof. Dr. Thomas Heinze ist es »ein traumhafter Wert«: 90,9 Gramm Kohlendioxid (CO2) pro Kilometer. Fast zwei Jahre hat er zusammen mit Prof. Dr. Harald Altjohann, wissenschaftlichen Mitarbeitern und Studenten auf diesen Tag hingearbeitet. Auf 100 Gramm CO2 wollten sie Serien-PKW mit Ottomotoren drücken. Das ist ihnen eindrucksvoll gelungen. Ziel erreicht! Ja mehr noch, Zielvorgabe deutlich übertroffen.
Klar war, dass der Weg über Autogas führen sollte. »Es hat einen CO2-Vorteil von 9,2 Prozent gegenüber Benzin«, erklärt Prof. Heinze. Betrachtet man den Bereitstellungsaufwand – also das Kohlendioxid, das bei Förderung bzw. Produktion sowie beim Transport zum Fahrzeugtank entsteht – profitiert die Umwelt sogar von 13,2 Prozent weniger CO2. Doch das allein reicht nicht, zumal die Versuchsfahrzeuge Fiat 500 (119 g CO2/km), Hyundai i10 (119 g CO2/km) und Peugeot 107 (109 g CO2/km) die offiziellen Emissionswerte in der Praxis nicht einhalten.
Der erste Schritt war die Umrüstung auf moderne Autogasanlagen mit Saugrohr-Einspritzung. Mit ihnen gelang es, den monovalenten Betrieb störungsfrei zu realisieren. Dabei wird der Motor bereits mit Autogas gestartet und nicht wie sonst üblich mit Benzin. Daraus ergeben sich gleich mehrere Vorteile. Zum einen ist bei Autogas keine Gemischanfettung in der Startphase nötig. Der CO2-Vorteil kann also sofort voll ausgespielt werden – bei kaltem Motor, der stets besonders viel Kraftstoff verbraucht. Ferner muss man keine Kompromisse eingehen. Die Motorsteuerung wird optimal auf LPG programmiert.
Möglich macht das ein ebenfalls im Projekt CO2-100minus entwickeltes Zündsteuergerät. Autogas verbrennt schneller als Benzin und hat eine deutlich höhere Klopffestigkeit. Daher kann der Zündzeitpunkt nach vorne verschoben werden. Um wie viel genau, ist in umfangreichen Tests auf einem Rollenprüfstand für jeden einzelnen Betriebspunkt präzise ermittelt worden. Nach dem Master-Slave-Prinzip bekommt das HTW-Zündsteuergerät die Daten von der Original-Motorsteuerung des Pkw-Herstellers und gibt modifizierte Daten an die Zündkerzen weiter.
Die hohe Klopffestigkeit von durchschnittlich 107 Oktan statt 95 bei Superbenzin machte sich die Forschungsgruppe »automotive powertrain« noch an einer zweite Stelle zunutze. Die Verdichtung wird von 10,5:1 auf 12:1 gesteigert. Höhere Kompression bedeutet einen besseren Wirkungsgrad – eine Methode die gerne im Motorsport angewandt wird, um die Leistung zu steigern. Ruft man dagegen die gleiche Leistung ab wie zuvor, sinkt der Verbrauch und damit der CO2-Ausstoß. Da die Hubraumzwerge eine sehr ausgeprägte Brennraumgeometrie haben, kommt das Planschleifen von Zylinderkopf und eventuell Motorblock nicht in Frage. Quetschkanten ragen bis in den Zylinderkopf. Daher wurden in den USA geschmiedete Kolben in England CNC-behandelt und dann bei Motortunern im Saarland angepasst und montiert. Sie haben eine flachere Brennraummulde und bringen so die gewünschte Kompression.
Die letzten Zehntelgramm CO2 sparen die Saarbrücker Wissenschaftler mit einer Schaltanzeige, durch die beim finalen Abgastest – attestiert durch die Sachverständigenorganisation KÜS – im Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) früher geschaltet werden darf, sowie durch Leichtlaufreifen und Leichtlauföle.
Und so stand am Ende beim Peugeot der Traumwert von 90,9 Gramm – 18 Prozent weniger als der Ausgangswert, bei Berücksichtigung des Bereitstellungsaufwandes sogar 21 Prozent minus. Beim Hyundai sind es auch beeindruckende 102,2 Gramm. Hier gewinnt die Umwelt 14 Prozent, bei Betrachtung der gesamten CO2-Kette sogar 18 Prozent. Mit dem Fiat wurden Basisforschungen durchgeführt. Deshalb wurde hier aus Kostengründen auf einige Optimierungen verzichtet.
