Softwareupdate bei der VW-Dieselmotorgeneration EA189

Der  VW-Konzern setzte bei mehreren Millionen Fahrzeugen (darunter Audi, Seat, Skoda und VW) in der Dieselmotor-Generation EA189 eine Software ein, die bei Prüfstandsläufen den Ausstoß von Schadstoffen, im Speziellen von Stickoxiden (NOx), unzulässigerweise verringerte. Nachdem dies aufgeflogen war, wurde Volkswagen dazu verpflichtet, diese Software aus den Fahrzeugen zu entfernen. Insgesamt mussten mehrere hundert verschiedene neue Software-Varianten für die vielen Motor-Getriebe-Kombinationen in den vielen verschiedenen Fahrzeug-Modellen entwickelt werden. In die Entwicklung flossen neueste Erkenntnisse der Motorenentwicklung ein. Außerdem konnte man auf Erfahrungen aus der bereits seit mehreren Jahren am Markt befindlichen neueren Motorengeneration EA288 zurückgreifen.

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Änderungen am Einspritzsystem

Die Motoren der Baureihe EA189 arbeiten mit einem Common-Rail-Einspritzsystem. Dabei wird in einem Speicher (Rail) ein Kraftstoffdruck aufgebaut. Daran angeschlossen sind Einspritzdüsen, über die der Kraftstoff dann in den Brennraum gelangt. Bei diesem System können Einspritzzeitpunkt und Länge der Einspritzung frei über die Motorsoftware gesteuert werden. Ein grundsätzliches Problem beim Diesel ist, dass bei Last wenig Kraftstoff auf viel angesaugte Luft trifft. Dadurch verbrennt das Gemisch heiß und es entstehen durch die Aufspaltung von Stickstoff aus der Verbrennungsluft Stickoxide (NOx). Bei hoher Last hingegen trifft viel Dieselkraftstoff auf wenig Luft und es entsteht Ruß bei der Verbrennung. Im Alltagsbetrieb entstand bisher tendenziell zu viel Stickoxid. Um dieses Manko zu beheben, wird laut Volkswagen durch das Software-Update die Mehrfacheinspritzung (mehrere Einspritzvorgänge pro Arbeitstakt) um eine zusätzliche Portion erweitert. Der Einspritzbeginn liege in verschiedenen Betriebsbereichen näher am oberen Totpunkt des jeweiligen Kolbens. Das erhöht laut Hersteller den Wirkungsgrad und kompensiert den Mehrverbrauch, der durch die zusätzliche Portion der Mehrfacheinspritzung entsteht. Der Kraftstoffdruck liege mit Software-Update im Teillastbereich teilweise etwas höher. Der für das Einspritzsystem zulässige Maximaldruck von 1800 bar werde jedoch nach Aussagen von Volkswagen in keinem Betriebszustand überschritten. So sollen bei der Verbrennung insgesamt mehr Ruß und weniger Stickoxide entstehen. Ein Teil des Rußes werde jedoch durch die späte Mehrfacheinspritzung bereits wieder verbrannt, bevor das Abgas den Brennraum verlässt.

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Änderungen an der AGR-Einheit

Die Abgasrückführung (AGR) entnimmt einen Teil der Abgase aus dem Krümmer und führt sie erneut der Verbrennung zu. Da diese Abgase keinen Sauerstoff mehr enthalten, sind sie an der Verbrennung unbeteiligt und wirken daher wie eine Kühlung auf die Verbrennungstemperatur. Durch die niedrigere Temperatur entstehen weniger Stickoxide bei der Verbrennung. Bei zu hohem Einsatz der Abgasrückführung entsteht jedoch Ruß. Das wichtigste Bauteil der AGR-Einheit ist das AGR-Ventil, das je nach Grad der Öffnung gar kein oder mehr oder weniger viel Abgas in den Brennraum zurückführt. Mit der Neuprogrammierung durch das Software-Update öffnet das AGR-Ventil nach Volkswagen-Informationen in manchen Betriebszuständen öfter, in anderen seltener als zuvor. Außerdem werde es in manchen Betriebszuständen weiter geöffnet, in anderen weniger weit. Insgesamt bleibe die Zahl der Öffnungen nach dem Update in etwa gleich, im Durchschnitt werde aber weiter geöffnet. Daher bleibe die Belastung für dieses Bauteil nach dem Update ähnlich groß wie zuvor. Allerdings muss hierbei erwähnt werden, dass die AGR-Einheit schon vor dem Update ein stark belastetes Bauteil war und immer wieder für Probleme sorgte. Dadurch, dass das Abgas noch vor dem Partikelfilter entnommen wird, kann es vorkommen, dass Ruß die gesamte Einheit mit der Zeit zusetzt (Verkokung). Bei bestimmten Fahrprofilen können Kondenswasser und Ablagerungen außerdem zur Versottung führen. AGR-Einheiten werden inzwischen von Fachleuten als Verschleißteile betrachtet und müssen auch bei anderen Fahrzeugmarken – abhängig vom Fahrprofil – teilweise nach weniger als 100.000 km Laufleistung bereits ersetzt werden.

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Rußpartikelfilter

Der Rußpartikelfilter sitzt hinter dem Turbolader im Abgasstrang. Er filtert unverbrannten Ruß aus dem Abgas. Dieser Ruß wird in fahrprofilabhängigen Intervallen im Rußpartikelfilter abgebrannt. Man spricht von Regeneration. Bei langen Fahrten mit hoher Last, zum Beispiel im Autobahnbetrieb, erfolgt eine passive Regeneration. Dabei steigt die Abgastemperatur im Partikelfilter ohne Eingriff der Motorsteuerung so weit an, dass der Ruß im Partikelfilter verbrennt. Ist eine passive Regeneration wegen fehlender hoher Abgastemperaturen nicht möglich, so wird eine aktive Regeneration durchgeführt. Sobald das System eine zu hohe Beladung des Rußpartikelfilters erkennt, wird von der Motorsteuerung eine Reihe von Maßnahmen eingeleitet. Wesentlichste Bestandteile dieser Maßnahmen sind das Schließen der Abgasrückführung und eine späte Nacheinspritzung (siehe Mehrfacheinspritzung). Dadurch gelangt unverbrannter Diesel in die Abgasanlage und heizt durch Oxidation den Partikelfilter auf so hohe Temperaturen auf, dass der Ruß darin verbrannt wird. Da nach dem Software-Update tendenziell mehr Ruß entsteht, muss der Rußpartikelfilter – abhängig vom Fahrprofil – öfter aktiv von der Motorsteuerung regeneriert werden. Grundsätzlich kann ein Rußpartikelfilter beliebig oft regeneriert werden. Limitierend für die Lebensdauer ist der Eintrag der zurückbleibenden Asche im Filter. Da diese Asche hauptsächlich durch verbranntes Motoröl entsteht, ist es notwendig, die vom Hersteller freigegeben Motoröle zu verwenden, die bei der Verbrennung möglichst wenig Asche zurücklassen. Somit ist die Lebensdauer des Rußpartikelfilters laut Volkswagen in erster Linie vom Ölverbrauch des Motors abhängig und nicht vom Software-Update.

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Strömungsgleichrichter

Bei den Varianten mit 1,6 Liter Hubraum wird nach Aussagen von Volkswagen zusätzlich zur Software auch die Hardware minimal angepasst – durch Einbau eines so genannten Strömungs-Gleichrichters vor dem Luftmassen-Messer. Dieses siebähnliche Bauteile soll für einen beruhigten Luftstrom im Ansaugkanal sorgen und somit die Messgenauigkeit des Luftmassen-Messers erhöhen. Dadurch wiederum könne die Einspritzmenge des Kraftstoffs genauer berechnet werden. Die Varianten mit 1,2 und 2,0 Liter Hubraum hatten einen solchen Strömungsgleichrichter bereits vor dem Update serienmäßig verbaut.

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Leistung und Verbrauch

Der ADAC hat auf seinem eigenen Prüfstand die Leistung und den Verbrauch der Motoren vor und nach dem Update untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Leistung der Motoren auf dem gleichen Niveau beleibt, wie vor dem Update. Der Verbrauch erhöhte sich in den Messungen im niedrigen einstelligen Prozentbereich, wodurch die Erhöhung innerhalb der Messtoleranzen liegt.

Genauere Informationen zu den Ergebnissen der Untersuchungen finden sie hier.