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1. Einleitung
1 Einleitung
Am 29. Januar 1886 erhielt Carl Benz das Patent für das erste motorisierte Fahrzeug vom
Kaiserlichen Patentamt in Berlin [1]. Ihm war zu jener Zeit sicher nicht bewusst, welche
weitreichende Erfindung er gemacht hatte und welchen Siegeszug sein gerade einmal 0,8 PS
starkes Gefährt in den nächsten Jahrzehnten antreten würde. Aufgrund der Höchstgeschwindigkeit
von 16 km/h und einigen Hindernissen dauerte die erste Fernfahrt von
Mannheim nach Pforzheim auf einer Strecke von etwa 104 km, unternommen 1888 von
seiner Ehefrau Bertha Benz und ihren gemeinsamen Söhnen, 12 Stunden und 57 Minuten [2].
Doch die über 100jährige Weiterentwicklung dieser Antriebstechnik hat inzwischen zu einer
enormen Leistungs- und Effizienzsteigerung geführt und das Auto zum wichtigsten
Transportmittel in Europa und weiten Teilen der Welt werden lassen [3].
Die Anzahl der Kraftfahrzeuge weltweit hat 2010 eine Milliarde überschritten – Tendenz
weiter steigend. Es wird sogar über eine Verdoppelung der bisherigen Kraftfahrzeuge
innerhalb der nächsten 20 Jahre spekuliert, vor allem bedingt durch den rasanten Anstieg der
Neuzulassungen in China und Indien [4].
Ungeachtet der Erfolge in der Entwicklung alternativer Antriebssysteme sind sich Experten
einig, dass der Verbrennungsmotor auch in absehbarer Zukunft noch einen Großteil der
Antriebsaggregate von Kraftfahrzeugen ausmachen wird, wenn auch immer häufiger als Teil
eines hybriden Antriebssystems [5]. Zurückzuführen ist dies vor allem auf die hohe
Energiedichte, aber auch auf die einfache Verteil- und Lagerfähigkeit des Kraftstoffs.
Zusätzlich trägt die gut ausgebaute Versorgungsinfrastruktur ihren Teil zum weiteren
Bestehen der Verbrennungstechnik im Kraftfahrzeugbereich bei. Die Weiterentwicklung der
Verbrennungstechnik verfügt zudem noch über großes Potenzial in Bezug auf Effizienzsteigerung
und Emissionsreduzierung [6].
Im Hinblick auf den sich abzeichnenden, anthropogen verursachten Klimawandel spielen die
Abgasemissionen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren auch in Zukunft eine
zunehmend wichtigere Rolle. In den letzten Jahren wurde nicht nur die Leistungsfähigkeit der
Motoren gesteigert, sondern auch die Emissionsrate deutlich gesenkt. Dies steht in direktem
Zusammenhang mit den immer strengeren Emissionsgrenzwerten für Kohlendioxid (CO),
Kohlenwasserstoffe (HC) und Stickoxide (NO x ). Die Entwicklung der Abgasgrenzwerte für
Personenkraftfahrzeuge (PKW) sowohl mit Benzin- als auch mit Dieselmotor in den letzten
20 Jahren ist in Abbildung 1.1 dargestellt. Mit der geplanten Einführung der Euro-6-Norm in
2015 werden sich die Abgasgrenzwerte, im Vergleich zur 1992 in Kraft getretenen Euro-1-
Norm, bei Benzinmotoren damit um über 60 % reduziert haben. Bei Dieselfahrzeugen wird
die Reduzierung sogar über 80 % betragen [7]. Aus diesem Grund sind heutige Motoren mit
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