„ERDGAS WIRD FÜR LAND- UND BAUMASCHINEN EIN WICHTIGES THEMA WERDEN“Durch die sukzessiv ab 2014 geltenden schärferen Abgasgrenzwerte kommen derzeit viele neue Dieselmotoren

auf den Markt. ATZoffhighway sprach mit Dr.-Ing. Andreas Lingens von MTU über den neuen Unternehmens-

namen Rolls-Royce Power Systems AG, die neuen MTU-Motorenbaureihen 1000 bis 1500 mit Leistungen von

100 bis 460 kW sowie über die Herausforderung, Motoren für den Bereich mobile Maschinen zu entwickeln.

Dr.-Ing. Andreas Lingens (47) studierte von 1986 bis 1991 Maschinenbau an der RWTH Aachen, wo er im Anschluss von 1991 bis 1995 im Bereich der Thermodynamik promovierte. Seine ersten beruflichen Erfahrungen sammelte er anschließend bei MTU in Friedrichshafen. Ab 1999 folgten Stationen bei Daimler und Deutz, jeweils als Abteilungsleiter im Bereich

Motorenentwicklung. 2008 wechselte er zum niederländischen Lkw-Hersteller DAF, wo er für die Lkw-Motorenentwicklung zuständig war. Seit September 2012 verantwortet er als Executive Vice President bei MTU Friedrichshafen, einem Tochterunterneh-men der Rolls-Royce Power Systems AG, die Entwicklung der Serienmotoren.

INTERVIEW

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ATZoffhighway _ Seit Anfang des Jahres firmiert Tognum unter dem Namen Rolls-Royce Power Systems AG. Warum kam es zu diesem Namenswechsel?LINGENS _ Die ehemalige Tognum AG wurde im Laufe des letzten Jahres bei Rolls-Royce voll konsolidiert. Im neuen Namen Rolls-Royce Power Systems spie-gelt sich nun die enge industrielle Ver-bindung zu Rolls-Royce wider. Neu ist aber nur der Name, nicht das Unterneh-men. Unsere Eigentümer Daimler und Rolls-Royce haben ein klares Bekenntnis zu unseren traditionsreichen Marken MTU, MTU Onsite Energy und L’Orange gegeben. Auch der Firmensitz bleibt in Friedrichshafen.

Rolls-Royce wird hauptsächlich mit Luxus-autos und Flugzeugturbinen in Verbindung gebracht. Wie wollen Sie vom Kunden richtig erkannt werden?Rolls-Royce ist in den Segmenten zivile und militärische Luftfahrt, Marine, Energie und jetzt auch Power Systems auf dem Markt. Die Autos gehören nicht dazu. Sie werden seit vielen Jahren von BMW hergestellt. Im Zuge der Über-nahme brachte Rolls-Royce die Tochter-gesellschaft Bergen Engines mit Sitz in Norwegen in die damalige Tognum AG mit ein. Die Motoren von Bergen Engines sind als mittelschnelllaufende Diesel-, Schweröl- und Gasmotoren für Schiffe und Energieanlagen die perfekte Ergän-zung zu den schnelllaufenden Motoren, die wir bei MTU anbieten. Das heißt, wir beide ergänzen uns bis 10 MW optimal. Die schnelllaufenden Dieselmotoren von MTU kommen darüber hinaus auch in anderen Anwendungen wie beispiels-weise in Landmaschinen, Baumaschinen oder Schienenfahrzeugen zum Einsatz.

Es gibt also keine Überschneidungen im Produktportfolio zu Bergen Engines?Nein, da die Motorenapplikationen sehr unterschiedlich sind, haben wir keine Überschneidungen im Portfolio. Bei glei-chem Leistungsbereich werden MTU-Motoren in Schiffs- und Energieanlagen eingesetzt, die hohe Anforderungen an Leistungsdichte und Transienteigen-schaften haben. Es gibt mittlerweile auch viele Projekte, an denen wir

gemeinsam arbeiten, da jeder über spezi-elles Know-how verfügt, das sich sehr gut ergänzt.

Derzeit gibt es noch keine Vorschriften bezüglich der Partikelgrenzwerte, wie sie bei On-road-Nutzfahrzeugen mit Euro VI in 2014 eingeführt wurden. Die Off-road-Gesetz-gebung ist in den letzten Jahren immer den On-road-Vorgaben gefolgt, wann können wir also auch hier mit einer Vorgabe rechnen?Wir haben ja schon einen gravimetri-schen Partikelgrenzwert, der extrem niedrig ist. Über diesen gravimetrischen Wert hinaus gibt es in der Nutzfahr-zeugemissionsgesetzgebung einen Partikelanzahlgrenzwert, der den Partikelfilter obligatorisch macht. Ein Partikelanzahlgrenzwert für Off-road- Anwen dungen ist in der Diskussion und wird möglicherweise circa 2020 kommen.

Andere Fachleute vertreten die Meinung, man könne in den nächsten drei bis vier Jahren mit diesem Partikelanzahlgrenzwert rechnen. Was ist realistisch?Wir gehen davon aus, dass man uns und unseren Kunden eine vernünftige Umstellungs- und Einführungszeit für Partikelfilter lässt. Drei bis vier Jahre wären nicht ausreichend.

Was sind die Probleme bei der Einführung?Die Einführung geht im Allgemeinen deutlich über die Entwicklung und Fahrzeugintegration eines Partikelfilters hinaus. Der Motor ist auf den geänder-ten Abgasgegendruck abzustimmen. Zusammen mit Regenerationsmanage-ment und Diagnose sind umfangreiche

Hardware- und Software-Änderungen nötig. Sowohl die Fahrzeugbauer als auch die Komponentenhersteller sind sehr an einer Harmonisierung von Emis-sionsgrenzwerten für Europa und die USA interessiert, um Produktvarianten mit entsprechenden Entwicklungsauf-wänden zu vermeiden. Weiterhin ist für uns wichtig, dass wir Einführungs-zeiträume haben, die die Entwicklung und die Validierung mehrerer typischer Baumuster unterschiedlicher Leistungs-klassen und Anwendungen zulassen. Was man auch nicht vergessen darf, ist natürlich die Applikationsvielfalt, die es erfordert, länger und ausführlicher zu validieren, als es für Nutzfahrzeuge der Fall ist. Das sind Herausfor derungen, die es uns mitunter schwierig machen, gerade den schnellen Gesetz gebungs-änderungen zu folgen.

Die seit diesem Jahr verfügbaren Motoren der MTU-Baureihen 1000 bis 1500 halten die Emissionsgrenzwerte ohne Partikelfilter ein. Wie würden Sie reagieren, wenn die Vorgaben für Partikelgrenzwerte verschärft würden?Für uns stellt sich die Situation so dar, dass wir einen Partikelfilter im Abgas-nachbehandlungssystem hinzufügen müssten. Das würde natürlich eine neue Abgasanlage, sprich Bauraumbedarf, erfordern, sowie Funktionen, die wir hinzufügen, bedaten und validieren müssten.

Bei der Präsentation der neuen Motoren-baureihe wurde aber berichtet, dass dieser neue Partikelgrenzwert bereits berücksichtigt wurde.

„Der kritische Punkt ist die

Validierung des Systems.“

Lingens ist davon überzeugt, dass die neuen Motoren hervor-ragend angenommen werden Lingens is convinced that the new engines will be exceptionally well received

27 April 2014

Von der motorischen Seite sind alle Vor-aussetzungen vorhanden. Sie sehen es ja an unseren Pendants der Motoren in der Nutzfahrzeuganwendung, bei denen die Kombination aus Partikelfi lter und eben diesem Grundmotor gegeben ist. Der kri-tische Punkt ist die Neuabstimmung und Validierung des Systems und für den Gerätebauer natürlich vor allem die Inte-gration des neuen Gesamtsystems ins Fahrzeug, also inklusive der neuen Abgasnachbehandlung.

Da der Dieselpartikelfi lter derzeitig bei den Motoren wegfällt, ist zwangsläufi g mit höheren NOx-Emissionen zu rechnen. Wie bekommt man das in den Griff?Nein, damit ist in unserem Motorenkon-zept nicht zu rechnen. Wir nutzen für die NOx-Minderung sowohl die gekühlte Abgasrückführung als auch die SCR-Abgasnachbehandlung. Diese Kombina-tion entschärft den Zielkonfl ikt zwischen Partikelreduktion und NOx-Minderung weitestgehend. Mit der gekühlten Abgas-rückführung und dem SCR-System bie-ten wir daher aus unserer Sicht die für den Kunden beste Lösung hinsichtlich Gesamtverbrauch, bestehend aus Kraft-stoff und AdBlue.

Durch den SCR-Katalysator wird aber ein höherer Verbrauch von Harnstoffl ösung notwendig.

Die SCR-Technik erfordert natürlich eine Harnstoffeindüsung. Durch die gekühlte Abgasrückführung ist es uns aber mög-lich, dass wir schon einen großen Teil der NOx-Reduktion innermotorisch reali-sieren. Das heißt, dass wir mit dem SCR-System und somit zusätzlicher Harn-stoffeindüsung nur noch einen kleineren Teil der Wegstrecke realisieren müssen. Unter dem Strich bedeutet dies, dass die Harnstoffverbräuche etwas geringer sind als bei den Motoren der vorherigen Emissionsgesetzgebungsstufe.

Werden mit der Lösung auch Ammoniak-schlupf und/oder kristalline Ablagerungen im Abgassystem verhindert oder gegenüber der vorigen Lösung verringert?Ja – auch das ist ein Vorteil unseres Kon-zepts. Im Prinzip entlasten wir das SCR-System durch die gerade beschriebene Situation. Wir verringern die Risiken von Kristallisation und auch Ammoniak-schlupf deutlich durch den Umstand, dass wir eine signifi kante Stickoxid-reduktion bereits durch die gekühlte Abgasrückführung realisieren.

Mit der Einführung von In-use-Messungen werden Motorenhersteller für mobile Maschinen auch für die Emissionen bei realen Arbeitsanwendungen zur Verantwortung gezogen. Machen diese neuen Vorschriften aus Ihrer Sicht Sinn?Aufgrund der doch sehr speziellen Anforderungen, die wir mit unseren Anwendungen haben, sind wir zu die-sem Thema in reger Diskussion mit dem Gesetzgeber. Themen wie die Umgebungsrandbedingungen für diese Messtechnik, starke Erschütterungen, Schmutz etc. sowie die Sicherheit auf einer Baustelle machen es beispielsweise deutlich aufwendiger für uns, solchen Anforderungen zu folgen.

Wie realisiert man bei der Vielfalt an (möglichen) Anwendungen für die Motoren die Einhaltung dieser Grenzwerte?Unsere Motoren erfüllen unter allen Anwendungs- und sonstigen Umge-bungsrandbedingungen die Emissions-vorschriften. Von daher stellt das Thema Anwendung als solches nicht die beson-dere Herausforderung dar. Eine Heraus-forderung ist, in den diversen Anwen-dungen dann tatsächlich auch die Mes-sungen zu realisieren, beispielsweise an einem Bagger im Baustelleneinsatz. Die Messaufgabe ist dort sehr viel schwieri-

ger zu realisieren als bei einem Nutz-fahrzeug, bei dem man die portable Emissionsmesseinheit auf der Ladefl äche mitführen kann.

Fest steht aber schon, dass diese Vielfalt an zukünftigen Messungen doch einen erheblichen Mehraufwand für die Unternehmen darstellt. Wer kommt für die Mehrkosten auf?Über das Thema Kostenübernahme haben wir an dieser Stelle noch nicht gesprochen. Es ist eine Herausforderung für beide Seiten, sowohl für den Moto-ren- und Gerätehersteller als auch für den Kunden. Fest steht: Die Messungen müssen durch den Motorenhersteller ausgeführt werden, weil er die Emissi-onsverantwortung hat. Wir müssten dann Kunden fi nden, die willens sind, das zu unterstützen.

Derzeit wird stark an der Verwendbarkeit von alternativen Kraftstoffen, angefangen vom Erdgas bis hin zu Kraftstoffen auf Alkohol-basis, geforscht. Welche Kraftstoffe werden sich Ihrer Meinung nach durchsetzen?Ich glaube nicht, dass wir von einer weltweit völlig einheitlichen Situation ausgehen können. Das hängt einfach damit zusammen, dass sich die Preise für die unterschiedlichen Kraftstoffarten weltweit weiterhin stark unterscheiden werden. Und darüber hinaus wird es natürlich Anwendungen geben, die mehr oder weniger gut für bestimmte Kraft-stoffe geeignet sind. Wir gehen davon aus, dass das Thema Erdgas in der Land- und Baumaschinenindustrie im nächsten Jahrzehnt von großer Bedeutung sein wird. Erdgas ist für uns aktuell schon sehr wichtig, denken Sie an die statio-näre Energieerzeugung, aber auch an mobile Anwendungen in der Marine bei-spielsweise. Im Thema Alkoholkraft-stoffe sehen wir den zweiten wichtigen Zweig. Diese Kraftstoffe werden aber sehr stark von regionaler Verfügbarkeit abhängen. Welche Arten von alkoholba-sierten Kraftstoffen sich beispielsweise durchsetzen werden, das ist sicherlich noch ein Gegenstand der Forschung.

Herr Dr. Lingens, vielen Dank für das interessante Gespräch.

INTERVIEW: Andreas FuchsFOTOS: Robert Hack

Das Thema Erdgas in der Land- und Bau-maschinenindustrie wird im nächsten Jahrzehnt große Bedeutung haben, meint LingensAccording to Lingens, the topic of natural gas in the agricultural and construction machine industry will become very important over the coming decade

INTERVIEW

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“NATURAL GAS WILL BECOME AN IMPORTANT TOPIC FOR AGRICULTURAL AND CONSTRUCTION MACHINERY”Due to the successive introduction of stricter emissions standards from 2014 onwards, many new diesel engines

are currently being launched onto the market. ATZoffhighway spoke to Dr.-Ing. Andreas Lingens from MTU about

the company’s new name Rolls-Royce Power Systems AG, the new MTU Series 1000 to 1500 engines with power

outputs from 100 to 460 kW and the challenge of developing engines for the mobile machine sector.

Dr.-Ing. Andreas Lingens (47) studied mechanical engineering at RWTH Aachen University from 1986 to 1991 and completed his doctorate there in the field of thermodynamics from 1991 to 1995. He subsequently gained his first professional experience at MTU in Friedrichshafen. From 1999, he held posts at Daimler and Deutz, in both cases as head of department in the field of engine

development. In 2008, he joined the Dutch truck manufacturer DAF, where he was responsible for commercial vehicle engine development. Since September 2012, Lingens has been Executive Vice President with responsibility for the development of series-production engines at MTU Friedrichshafen, a subsidiary of Rolls-Royce Power Systems AG.

ATZoffhighway _ Since the beginning of this year, Tognum AG has been operating under the name Rolls-Royce Power Systems AG. What was the reason for this name change?LINGENS _ The former company Tognum AG was fully consolidated into Rolls-Royce in the course of last year. The new name Rolls-Royce Power Systems now reflects the close industrial connection to Rolls-Royce. However, it is only the name that is new, not the company. Our owners, Daimler and Rolls-Royce, have given a clear commitment to our tradi-tional brands MTU, MTU Onsite Energy and L’Orange. The company’s headquar-ters will also remain in Friedrichshafen.

When you think of Rolls-Royce, you mainly think of luxury cars and aircraft turbines. How do you intend to be properly recognised by the customer?Rolls-Royce operates in the segments of Civil and Military Aviation, Marine, Energy and now also Power Systems. Cars are not part of this. These have been produced for several years by BMW. In the course of the acquisition, Rolls-Royce added the subsidiary Bergen Engines based in Norway to what was then Tognum AG. The engines produced by Bergen Engines, which are medium-

speed diesel, heavy fuel and gas engines for ships and power generation, are the optimum addition to the high-speed engines that we offer at MTU. In other words, we ideally complement each other up to 10 MW. The high-speed die-sel engines from MTU are also used in other applications, such as agricultural machines, construction machines and rail vehicles.

So there are no overlaps to Bergen Engines in the product range?No, as the engine applications are very different, we have no overlaps in our portfolio. For the same power range, MTU engines are used in ships and power plants, which have high demands with regard to power density and tran-sient properties. In the meantime, there are also many projects in which we are cooperating, as the partners each have their special expertise and they all com-plement each other very well.

Currently, there are no regulations on particu-late matter limit values comparable to those

that were introduced for on-road vehicles with Euro VI in 2014. In recent years, off-road legislation has always followed the on-road regulations. So when can we also expect to see new regulations here?We already have a gravimetric particu-late matter limit that is extremely low. Above this gravimetric value, commer-cial vehicle emissions legislation includes a PM limit value that makes a particulate filter obligatory. A PM limit for off-road applications is currently being discussed and may possibly be introduced in around 2020.

Other experts are of the opinion that one can expect to see this particulate matter limit value being introduced in the next three to four years. What is realistic?We are assuming that we and our cus-tomers will be given a reasonable amount of time to convert to and intro-duce particulate filters. Three to four years would not be sufficient.

What are the problems involved in their introduction?The introduction of a particulate filter generally goes far beyond its actual devel-opment and integration into a vehicle. The engine has to be adapted to the dif-

“The critical point is the validation

of the system.”

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INTERVIEW

April 2014

ferent exhaust backpressure. Alongside regeneration management and diagnosis, extensive hardware and software modifi-cations are also necessary. Both car mak-ers and component manufacturers alike are very interested in the harmonisation of emissions standards in Europe and the USA in order to avoid the need for product variants with their corresponding devel-opment costs. What is more, it is impor-tant for us to have development periods that allow the development and validation of several typical prototypes of different power classes and for different applica-tions. We must bear in mind the variety of applications, which makes it necessary to validate longer and in more detail than is the case for commercial vehicles. These are challenges that sometimes make it difficult to follow fast changes to legisla-tion in particular.

The since this year available MTU Series 1000 to 1500 engines comply with the emis-sions standards without a particulate filter. How would you respond if the particulate emissions standards were further tightened?For us, the situation would be that we would have to add a particulate filter in the exhaust aftertreatment system. That would, of course, require a new exhaust system and additional installation space, as well as functions that we would have to add, parameterise and validate.

At the presentation of the new engine series, however, it was reported that this new PM limit value had already been taken into consideration.As far as the engine is concerned, all pre-conditions are indeed already availa-ble. After all, you can see this in the cor-responding engines used for commercial vehicle applications, which have a com-bination of a particulate filter and this same basic engine. The critical point is the recalibration and validation of the overall system, and, of course, the chal-lenge for the machine manufacturer is above all the integration of the new com-plete system into the vehicle, including the new exhaust aftertreatment system.

As the engines do not currently have a diesel particulate filter, can we necessarily expect higher NOx emissions? If so, how can this problem be tackled?No, this is not to be expected in our engine concept. We use both cooled exhaust gas recirculation and SCR

exhaust aftertreatment to reduce NOx. This combination largely resolves the conflict of objectives between reducing PM emissions and reducing NOx. There-fore, with cooled exhaust gas recircula-tion and the SCR system we offer what we believe to be the best solution for the customer with regard to fuel consump-tion, consisting of fuel and AdBlue.

But doesn’t the SCR catalyst cause a higher consumption of the urea solution Adblue?Of course, SCR requires the injection of a urea solution. However, the use of cooled exhaust gas recirculation makes it possi-ble for us to achieve a large proportion of NOx reduction inside the engine itself. This means that the SCR system and additional Adblue injection is required only for a relatively small part of the exhaust system. On balance, this means that urea consumption is a little lower than in the engines that met the previ-ous emissions standard.

Doe this solution prevent or reduce ammonia slip and/or crystalline deposits in the exhaust system compared to the previous solution?Yes – and that is another benefit of our concept. In principle, the situation I have just described relieves some of the load on the SCR system. We significantly reduce the risks of crystallisation and ammonia slip by already achieving a sig-nificant reduction in NOx by using cooled exhaust gas recirculation.

The introduction of in-use measurements also makes engine manufacturers for mobile machines responsible for emissions in real-life working applications. Do these new regu-lations make sense from your perspective?Due to the very special requirements that we have with our applications, we are holding intensive discussions with the legislators regarding this topic. Issues such as the environmental conditions for such measurements, strong vibration, dirt, etc. as well as safety on the build-ing site make it much more difficult for us, for example, to meet such requirements.

How do you manage to meet the emissions standards in view of the wide range of (possible) applications for the engines?Our engines comply with the emissions standards under all application condi-tions and all environmental conditions. For that reason, the application issue as

such is not the main challenge. One problem is actually to perform the meas-urements in the various applications, for example on an excavator being used on a building site. It’s much more difficult to carry out measurements there than on a commercial vehicle, where you can take a portable emissions meter with you on the loading bay.

It is already clear that this variety of future measurements will require considerable addi-tional costs for companies. Who will meet these additional costs?We have not yet discussed the issue of meeting the additional costs. It is a chal-lenge for both sides, for the engine and machine manufacturers and for the cus-tomers. But one thing is clear: the meas-urements will have to be carried out by the engine manufacturers, because they are responsible for the emissions. We would then have to find customers who are prepared to support that.

A great deal of research is currently being carried out on the usability of alternative fuels, ranging from natural gas to alcohol-based fuels. Which fuels do you believe will establish themselves in the future?I don’t believe that we can expect to have a completely uniform situation throughout the world. That is simply due to the fact that there will continue to be wide varieties in the prices of different types of fuel worldwide. And further-more, there will, of course, be applica-tions that are more or less well suited for certain fuels. We expect natural gas to become a very important topic in the agricultural and construction machine industry over the coming decade. Natu-ral gas is already very important for us at the moment, for example if you think of stationery power generation or mobile marine applications. A second important area is that of alcohol-based fuels. How-ever, these fuels will depend very strongly on regional availability. Which types of alcohol-based fuels will become established in the future, for example, is definitely still a question to be addressed by research.

Dr. Lingens, thank you for this interesting interview.

INTERVIEW: Andreas FuchsPHOTOS: Robert Hack

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