Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die ma\u00dfgebliche Emission von Dieselmotoren besteht aus NOX und Ru\u00dfpartikeln. Bei Erniedrigung der NOX-Emission durch innermotorische Ma\u00dfnahmen entsteht vermehrt Ru\u00df und umgekehrt. Die Ru\u00dfemission kann mit sehr effizienter Wirkung durch geregelte Partikelfilter nahezu beseitigt werden, wenn sichergestellt ist, dass deren Wirkung langfristig erhalten bleibt. Da solche Filter im Laufe der Betriebszeit verschlei\u00dfen oder besch\u00e4digt werden k\u00f6nnen, ist im Rahmen der periodischen Abgasuntersuchung eine \u00dcberpr\u00fcfung der Filter auf ihre Funktion erforderlich. Messger\u00e4te, die empfindlich genug f\u00fcr diese Aufgabe w\u00e4ren, sind sehr kostspielig, wartungsintensiv und nicht werkstatttauglich. Zielsetzung des Projektes ist die Entwicklung eines Messger\u00e4tes nach einem neuen, sehr robusten Messverfahren, das die geforderte Empfindlichkeit aufweist, mobil einsetzbar ist und Anschaffungskosten von ca. 10.000,- Euro hat. ein solches Messger\u00e4t ist, nach Recherchen (Stand 2007) von der PTB und dem T\u00dcV-Nord, weltweit nicht verf\u00fcgbar.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAusgehend von den Erkenntnissen, die im Rahmen einer kooperativen Promotion gewonnen wurden und den Erfahrungen w\u00e4hrend des Forschungsprojektes DBU, AZ 22493, mit dem Einsatz des Ladungssensors f\u00fcr OBD und OBM wird ein Konzept eines Werkstattmessger\u00e4tes zusammengestellt, das obigen Zielvorstellungen entspricht. Dabei wurden neue Probleme festgestellt, die mit der niedrigen Gasgeschwindigkeit im Sensor in Zusammenhang stehen und bei den hohen Gasgeschwindigkeiten im Abgasvollstrom nicht aufgetreten waren. Es wurden Untersuchungen der Elektrodenform des Sensors unter Einfluss der Gasstr\u00f6mung durchgef\u00fchrt. Dazu wurde die erforderliche Messtechnik entwickelt, die den Volumenstrom, die Temperatur und den Absolutdruck im Sensorbereich registriert, um das Messsignal auf einen Normzustand zu beziehen zu k\u00f6nnen. Es musste auch das Problem eines geheizten Entnahmeschlauchs gel\u00f6st werden, um Kondensatbildung im Sensor zu vermeiden. Zus\u00e4tzliche Sicherheitseinrichtungen wurden entwickelt, die eine Zerst\u00f6rung der Eingangschaltung der Messelektronik durch Funken\u00fcberschlag von der Hochspannungselektrode verhindern sowie eine elektronische Dauerkurzschlusssicherung f\u00fcr die Hochspannung. Nach erfolgreicher Kl\u00e4rung der Probleme, wurden die einzelnen Komponenten des Werkstattmessger\u00e4tes in ein transportables Geh\u00e4use eingebaut und Vergleichsmessungen beim T\u00dcV-Nord durchgef\u00fchrt, um die Korrelation zum Opazimeter bei unterschiedlichen Motortypen nachzuweisen. Der Meilenstein der 1.Phase des Projektes war an diese Korrelation gebunden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die zu Beginn des Vorhabens aufgetretenen Probleme konnten gel\u00f6st werden, indem eine neuartige Struktur der Messelektrode entwickelt wurde, die eine h\u00f6here Empfindlichkeit und schnellere Ansprechzeit ergab, so dass die Anforderungen der AU bez\u00fcglich dem Zeitverhalten des Sensors erf\u00fcllt werden konnten. Der Ausfall der Elektrodenheizung durch Oxidation der Heizwendeloberfl\u00e4che konnte beseitigt werden, indem diese in einem Glasrohr luftdicht eingeschlossen wurde, damit kein frischer Luftsauerstoff eintreten kann. Der Einfluss der temperaturabh\u00e4ngigen elektrischen Leitf\u00e4higkeit der Quarzglas- Elektrodenhalter auf das Messsignal wurde konstruktiv gel\u00f6st, so dass zwischen der Position der Heizwendel und den Elektrodenk\u00f6pfen ein Temperaturgef\u00e4lle von ca. 200 \u00b0C entsteht. Die Einf\u00fchrung einer Nullpunksp\u00fclung l\u00f6ste das Problem der thermischen Nullpunkstabilit\u00e4t der Messelektronik und der Sensoren f\u00fcr Temperatur und Differenzdruck zur Umrechnung auf den Normzustand. Die Untersuchungen von verschiedenen Dieselfahrzeugen beim T\u00dcV-Nord zeigten neue, aber bereit gel\u00f6ste Probleme in Bezug auf Verschmutzung des Entnahmeschlauchs und des Sensors. Durch eine vorgesehene R\u00fccksp\u00fclung der Einrichtung kann bei Bedarf nach ca. 30 s der Ausgangszustand sicher wiederhergestellt werden. Die ersten Reihenuntersuchungen von Fahrzeugen erfolgten mit der 1. Ausf\u00fchrung des Versuchsmusters. Es wurden das BOSCH- als auch das AVL-Opazimeter als Vergleichsger\u00e4t verwendet. Die Auswertung der Messungen ergaben eine Gesamtkorrelation von R\u00b2 = 90 % im Vergleich zu den Messungen mit den Opazimetern. Wenn nur das Opazimeter von AVL Typ 439 f\u00fcr die Vergleiche eingesetzt wird, erh\u00f6ht sich die Korrelation auf 95 %, einschlie\u00dflich der Reproduzierbarkeit.
\nDie 2. Ausf\u00fchrung des Musterger\u00e4tes erf\u00fcllt die geplanten Ziele bez\u00fcglich Gewicht, Baugr\u00f6\u00dfe, Hand-habbarkeit, Robustheit, Empfindlichkeit und Anschaffungspreis. Das entscheidende Ergebnis f\u00fcr eine Weiterf\u00fchrung des Vorhabens besteht darin, dass eine hohe Korrelation, unabh\u00e4ngig von den verschiedenen Fahrzeugmotoren, erreicht wurde. Zu Beginn des Vorhabens bestanden Bedenken, dass die Messergebnisse von dem Verbrennungsverfahren des jeweiligen Motors abh\u00e4ngig sind, begr\u00fcndet durch das Verfahren der Partikelladung. Bei Untersuchungen des gesamten Kennfeldes von Motoren und Betrieb des Sensors innerhalb der Abgasanlage (OBD-Betrieb) ist dies auch der Fall. Da bei der AU nur ein einziger Arbeitspunkt angefahren wird (Vollgassto\u00df bei Leerlast) und die wichtigsten Einflussgr\u00f6\u00dfen auf das Sensorsignal gemessen werden, wurde keine Einwirkung der Oberfl\u00e4chenform der Ru\u00dfpartikel erkannt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Einbau von 2 Ladungssensoren einschlie\u00dflich OBD-Auswertung in schweren Radladern im Schacht Konrad, 6.02.2008
\nInbetriebnahme eines Ladungssensors f\u00fcr Vollstrommessungen im Europ\u00e4ischen Forschungszentrum von TOYOTA in Br\u00fcssel, 2.-4.04.2008
\nPr\u00e4sentation des Ladungssensors auf dem Hochschulgemeinschaftsstand w\u00e4hrend der Hannover Mes-se, 21.-25.04.2008
\nPr\u00e4sentation und Vorf\u00fchrung des Ladungssensors auf der 12. ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles, Z\u00fcrich, 23- 25.06.2009
\nHauser G.: Smoke particle sensors for OBD and high sensitive measurements, internationale CTI-Tagung, 8.-10.12.2008
\nPr\u00e4sentation des Ladungssensors im Abgaszentrum der Automobilindustrie (ADA) in Stuttgart,2.04.2009
\nHauser G.: OBD Measurements in Vehicles and Non-Road Applications Haus der Technik, 28.04.2009, erschienen im EXPERT- Verlag, Onboard-Diagnose III, ISBN 978-3-8169-2926-0
\nHauser G.: Wie kann der \u00dcbergang von alter zu neuer Messtechnik erfolgen, PTB Braunschweig, Partikelseminar, 19.05.2009
\nPr\u00e4sentation und Vorf\u00fchrung des Werkstattmessger\u00e4tes auf der 13. ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles, Z\u00fcrich, 22.-24.06.2009
\nPr\u00e4sentation und Vorf\u00fchrung des Werkstattmessger\u00e4tes auf dem FAD-Workshop \u00dcberpr\u00fcfung von Partikelfiltern bei Gro\u00dfmotoren und Binnenschifffahrt, Dresden, 1.-2. 07.2009
\nPr\u00e4sentation des Werkstattmessger\u00e4tes bei der Volkswagen AG, Abt. EASZ\/2 Pr\u00fcfmethoden, Herr Dr. Carli, 20.08.2009<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das F&E-Projekt, konnte mit Erfolg abgeschlossen werden. Es steht jetzt ein Entwicklungsmuster f\u00fcr Erprobungszwecke zur Verf\u00fcgung. Es laufen bereits Verhandlungen mit der Fa. Saxon-Junkalor, Dessau, die f\u00fcr den Bereich der AU das Verfahren einsetzen wollen. Anfang 2010 wird von dem Bundesumweltamt eine Messkampagne initiiert, die eine unabh\u00e4ngige wissenschaftliche Einrichtung durchf\u00fchren wird, bei der Partikelmessger\u00e4te verschiedener Hersteller auf ihre Eignung f\u00fcr die Abgasuntersuchung (AU) gepr\u00fcft werden sollen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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