Projekt 12696/01

Entwicklung und Erprobung eines neuartigen Abgasrückführungs-Ventils für Fahrzeugmotoren

Projektträger

A. Kayser Automotive Systems GmbH
37557 Einbeck
Telefon: 05561/7902-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Absenkung der Schadstoffemissionen ist eines der wichtigsten Ziele heutiger Dieselmotorenentwicklung. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei den NOx- und den Partikelemissionen. Ein bedeutendes Hilfsmittel für die NOx-Absenkung ist die Abgasrückführung, die aber durch ihre ungünstige Wirkung auf die Partikelemissionen in ihrer Anwendung limitiert ist. Um ihr Potenzial optimal für die NOx-Emission auszunutzen, ohne die Partikelemissionen zu verschlechtern, ist ein schnell einstellbares Abgasrückführungsventil mit optimiertem Regelverhalten Zielsetzung des Vorhabens. Es wird eine partikel- und verbrauchsneutrale Absenkung der NOx-Emission um 30 % angestrebt.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenArbeitspaket 1 des Projektes dauerte 4 Monate und umfasste Konstruktion und Bau eines Komponentenprüfstandes sowie von 3 Prototypen des neuen AGR-Ventils, Auswahl des erfolgversprechendsten und erste Untersuchungen am Motor und im Fahrzeug.
Im 2. Arbeitspaket (3,5 Monate) wurde das ausgewählte System für den problemlosen Einbau ins Fahrzeug umgestaltet und der Komponentenprüfstand drastisch auf die tatsächlich benötigten Elemente vereinfacht. Damit wurden weitere Komponentenerprobungen, Funktionsverbesserungen und vor allem Verschmutzungsuntersuchungen durchgeführt.
Letztere führten zu Beginn des 3. Arbeitspaketes (14,5 Monate) zu konstruktiven Verbesserungen, so dass zunächst keine Einschränkungen der Funktionen durch Verschmutzung mehr in Kauf genommen werden mussten. Darüber hinaus wurden während dieses Pakets, das Ende Januar 2000 zu Ende ging, mit einem einfachen Steuergerät Emissionsmessungen auf dem Fahrzeugrollenprüfstand durchgeführt, die aber noch nicht den gewünschten Erfolg brachten. Sie zeigten aber gemeinsam mit Motorenprüfstandsuntersuchungen, dass Verfeinerungen des Ventils in den Bereichen Hysterese, Ventil-Durchmesser/Kompensationskolben-Durchmesser, Druckplattengestaltung und Magnet/Feder notwendig sind, die hauptsächlich im 4. Arbeitspaket (33 Monate) durchgeführt wurden.
Darüber hinaus wurden Verklebungsuntersuchungen bei tiefen Temperaturen (-15°) und niedrigsten Fahrleistungen auch vor allem in dieser letzten Projektzeit gemacht. Dabei traten die für die Verklebung typischen Niederschläge auf und z. T. beträchtliche Verschmutzungen. Die Verschmutzungen führten verschiedentlich zu Funktionsausfällen nicht jedoch die Verklebungen. Wir hoffen, jetzt beides im Griff zu haben, bekamen es aber von der Autoindustrie noch nicht bestätigt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Bislang haben wir unser Projekt in sechs Präsentationen Vertretern der Automobilindustrie vorgestellt, und es dreimal mit Vertretern der Umweltstiftung bzw. des Umweltbundesamtes diskutiert, einmal davon in Anwesenheit von Vertretern der TU Hannover. Veröffentlichungen wurden noch nicht durchgeführt.


Fazit

Die physikalische Idee unseres Abgasrückführungsventils mit doppelter Druckkompensation ist technisch realisiert. Naturgemäß sind unerwartete Probleme im Verlauf der Arbeit aufgetaucht. Sie sind weitgehend gelöst bis auf das Schließzeitproblem. Unsicher sind wir immer noch bei dem Problemkomplex Verschmutzung/Verklebung. Wir glauben hier zwar überzeugende Lösungen gefunden zu haben. Die Bestätigung steht aber so lange aus, wie die Autoindustrie, die allein über die entsprechenden Untersuchungsmöglichkeiten verfügt, sich nicht voll engagiert.
Während der Entwicklungszeit sind die Abgas- und Funktionsanforderungen der Behörden und der Automobilhersteller fortwährend gestiegen, so dass laufend Nachbesserungen an unserem Ventil notwendig wurden.
Diskussionen mit der Autoindustrie zeigten auf, dass die zu erwartenden Herstellkosten im Zielbereich liegen, so dass die Realisierung unseres Ventils gute Chancen haben müsste. Um die zu verbessern, werden wir jetzt unser Ventil der Allgemeinheit und damit allen Automobilfirmen vorstellen.