Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Partikelemission ist in den vergangenen Jahren durch die Verbesserung der Verbrennung im Motor bereits deutlich reduziert worden. Weitere Verbesserungen durch motorseitige \u00c4nderungen werden in der UBA-Untersuchung bzgl. der Partikelemission mit Werten zwischen 30 und 50 % prognostiziert. Damit st\u00f6\u00dft man bei motorseitigen Ver\u00e4nderungen auf Grenzen, die eine Einhaltung der ab 2005 f\u00fcr die Typ-pr\u00fcfung g\u00fcltigen EURO 4-Grenzwerte nur knapp erlaubt. Der \u00dcbergang zu einer Nachbehandlung der Abgase – d.h. der Einsatz von Partikelfiltern – erlaubt drastische Minderungen von weit \u00fcber 90 % und damit ein deutliches Unterschreiten der Partikelgrenzwerte EURO 4 f\u00fcr PKW und EURO V f\u00fcr Nutzfahrzeugmotoren. Um die oben beschriebene Umweltproblematik zu l\u00f6sen, soll ein robustes, nachr\u00fcstbares Ru\u00dffiltersystem entwickelt und erprobt werden, das es erlaubt, die Partikelemission um >95% zu reduzieren.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen dieses Projektes sollte ein nachr\u00fcstbares Partikelfiltersystem entsprechend der nachfolgenden Arbeitsschritte entwickelt werden.
\n1.\tDie Regeneration mittels elektrischer Strahlungsheizk\u00f6rper wurde an einem Modul bez\u00fcglich Anordnung, Anzahl und Geometrie der Heizk\u00f6rper, Adaption der Heizelemente an verschiedene Filtergeometrien am Motorpr\u00fcfstand untersucht und in Dauerhaltbarkeitsuntersuchungen \u00fcberpr\u00fcft. Die zu entwickelnden Anschlusstechniken f\u00fcr schwierige Umgebungsbedingungen und die erforderliche Sensorik wurden im realen Fahrbetrieb erprobt. Zur theoretischen Absicherung wurden Simulationsrechnungen durchgef\u00fchrt.
\n2.\tVerschiedene Arten der Additiv-Dosierung waren zu untersuchen.
\n3.\tEs wurde im Rahmen dieses Projektes eine Regenerationssteuerung vollst\u00e4ndig neu entwickelt.
\n4.\tEine Filterdiagnose war in diese Regenerationssteuerung zu integrieren.
\n 5.\tDie gesamte entwickelte Logik war in ein Kombi-Steuerger\u00e4t zu implementieren.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
An einem Konzeptfahrzeug wurde ein Dieselpartikelfiltersystem vorgestellt, das aus einem Filter aus Sintermetall, einer Dosiereinrichtung f\u00fcr ein Kraftstoffadditiv zur Senkung der Ru\u00dfz\u00fcndtemperatur sowie einer elektrischen Heizung zur Filterregeneration \u00fcber Strahlungsw\u00e4rme besteht.
\nIm Rahmen dieses von der DBU gef\u00f6rderten Projektes wurde das System so weit entwickelt, dass eine Verwendung in Fahrzeugen bis etwa 7,5 t zul\u00e4ssigem Gesamtgewicht m\u00f6glich ist.
\nDazu wurde \u00fcber Simulationsrechnungen das Beladungsverhalten des Filters mit Asche und Ru\u00df ermittelt, um rechnerisch das Langzeitfunktionsverhalten sicherstellen zu k\u00f6nnen. Zur thermomechanischen Absicherung der Dauerhaltbarkeit wurden Untersuchungen auf einem Hot-Shake-Pr\u00fcfstand \u00fcber 1000 Regenerationszyklen, entsprechend einer Fahrstrecke von etwa 500.000 km, mit positivem Ergebnis durchgef\u00fchrt. An dem kleinsten Modul der f\u00fcr den oben genannten Anwendungsbereich erforderlichen Baureihe von 1,8 m\u00b2 bis 5,4 m\u00b2 Filterfl\u00e4che wurden die grundlegenden Einfl\u00fcsse von Anordnung der Strahlungsheizelemente untereinander und zum Filter ermittelt, um f\u00fcr die Ausweitung des Anwendungsbereiches der thermoelektrischen Regeneration auf die gr\u00f6\u00dferen Filter ein gutes theoretisches Grundverst\u00e4ndnis sicherzustellen. Anhand dieser Grundlagen wurde die Strahlungsheizung an die gr\u00f6\u00dferen Filtermodule appliziert und mit gutem Erfolg am Motorpr\u00fcfstand untersucht.
\nAuf der Basis der genannten Pr\u00fcfstandsuntersuchungen wurde ein Kombisteuerger\u00e4t ausgelegt, welches allen Anforderungen f\u00fcr die Verwendung im Fahrzeugbereich entsprechen kann. Die Entwicklung der entsprechenden Software zur Additivdosierung, Regenerationssteuerung und Filterdiagnose wurde durch umfangreiche Fahrversuche mit PKW, Lieferfahrzeugen sowie einem leichten LKW realisiert. Nach einer Absicherung des Betriebsverhaltens unter normalen Betriebsbedingungen, wurde das System soweit verbessert, dass auch unter f\u00fcr die Regeneration von Partikelfiltern ung\u00fcnstigen Bedingungen, z. B. im innerst\u00e4dtischen Lieferverkehr, die Funktion sichergestellt werden kann.
\nDie in diesem Projekt aufgezeigte Entwicklung eines nachr\u00fcstbaren Dieselru\u00dffilters mit autarker Regeneration hat die gute technische Machbarkeit derartiger Systeme f\u00fcr Fahrzeuge bis ca. 7,5 t zul\u00e4ssigem Gesamtgewicht aufgezeigt. Eine Anwendung des Systems in gr\u00f6\u00dferen St\u00fcckzahlen bedarf jedoch noch einer weiteren funktionalen Absicherung wie auch konstruktiver \u00c4nderungen f\u00fcr ein fertigungsoptimiertes Design.
\nGenerell ist eine Weiterentwicklung der Technologie auch f\u00fcr jeden anderen Dieselmotor m\u00f6glich.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Als Ma\u00dfnahmen zur Verbreitung fand eine Vorstellung der Versuchstr\u00e4ger w\u00e4hrend der Projektlaufzeit statt und die Pr\u00e4sentation von Teilergebnissen bei Fachvortr\u00e4gen, zum Beispiel im Rahmen von Veranstaltungen des HdT, Essen, CTi, Frankfurt, oder des FAD, Dresden, ist vorgesehen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das im Rahmen dieses Projektes entwickelte Dieselru\u00dffiltersystem mit autarker Regeneration hat bei den durchgef\u00fchrten Untersuchungen gezeigt, dass es technisch m\u00f6glich ist, Fahrzeuge vom PKW bis hin zu leichten LKW mit einem Dieselpartikelfilter nachzur\u00fcsten. Eine Umsetzung des Systems f\u00fcr die Anwendung in gr\u00f6\u00dferen St\u00fcckzahlen ist aufgrund der sehr guten Ergebnisse aus diesem Projekt bei entsprechenden g\u00fcnstigen umweltpolitischen und finanziellen Randbedingungen gut m\u00f6glich. Eine Weiterentwicklung der Technologie f\u00fcr andere Anwendungsbereiche, wie zum Beispiel Off-High-Way-Anwendungen oder station\u00e4re Arbeitsmaschinen mit Dieselmotor, ist basierend auf den vorliegenden Ergebnissen jederzeit realisierbar.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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