Die Vorteile moderner Dieselmotoren mit Abgasturboaufladung und Direkteinspritzung sind niedriger Kraftstoffverbrauch und hohes Drehmoment im unteren Drehzahlbereich. In 2005 wird ein Marktanteil an Diesel-Pkw in Europa von 50 % erwartet. Trotz aller noch zur Verfügung stehenden motorischen Optimierungspotenziale wie z.B. bei Aufladung, Gemischaufbereitung und Steuerung der Verbrennung sowie insbesondere der Optimierung der dynamischen Betriebsweise, ist nicht zu erwarten, dass der Dieselmotor hinsichlich Rußemission auch nur annähernd auf das Niveau des Ottomotors gebracht werden kann. Bereits im Jahre 2000 hat die Firma PSA bei einigen Fahrzeugen der Marken Peugeot und Citroen Partikelfilter serienmäßig eingeführt. An der Entwicklung dieser Filter war die Firma Tenneco Automotive-Gillet beteiligt. In dem vorliegenden Artikel wird auf diese Entwicklungsarbeiten detailliert eingegangen. Die derzeit einzig zuverlässige Methode zur Beseitigung der Partikel besteht in der Filterung mittels geeigneter Filterelemente und in der anschließenden Regeneration. Hierbei wird der gespeicherte Ruß durch Einstellung der erforderlichen thermischen Bedingungen verbrannt. Für typische Filterbauformen wird eine Bewertung hinsichtlich der gewünschten Leistungsmerkmale vorgenommen. Hier sind abgesehen von den Kosten auch der Filtrationswirkungsgrad, die maximal zulässige Rußbeladung vor Regeneration (Temperaturbeständigkeit, Regenerationshäufigkeit), die Aschespeicherfähigkeit (Gegendruck) und die Aschereinigungsfähigkeit entscheidend für die Auswahl eines Filters. Weitere Bewertungskriterien sind das Gewicht, die Verfügbarkeit, die Kundenakzeptanz und die Kompatibilität mit verschiedenen Regenerationsverfahren. Die prinzipiellen Möglichkeiten zur Verbrennung von Rußpartikeln werden aufgezeigt. Ausgehend von einem maximal zulässigen Gegendruck muss ein kleiner Filter häufiger regeneriert werden als ein großer Filter. Deswegen ist es energetisch vorteilhaft, einen Filter größer auszulegen. Weiterhin bietet ein größerer Filter Vorteile hinsichtlich der geringeren Gegendruckerhöhung durch die unvermeidbare Ascheneinlagerung, was weitere Verbrauchsvorteile bringt. Den entgegegen stehen die höheren Kosten für größere Filter, das höhere Gewicht sowie eventuelle Bauraumbeschränkungen. Die Filter müssen bei der Auslegung (Material, Volumen, Position) und hinsichtlich der Konstruktion (Lagerung, Form, Strömung) auf die vom Fahrzeughersteller bevorzugte Regenerationsstrategie abgestimmt werden. Abschließend wird festgestellt, dass der Serieneinsatz von Abgasfiltern eine sinvolle Maßnahme zur Verbesserung des Images und der Wettbewerbsfähigkeit von Diesel-Pkw darstellt.
Partikelfilter für Diesel-Pkw. Beladungs- und Regenerationsverhalten
Soot filtration and regeneration behaviour of particulate filters for diesel passenger cars
Motortechnische Zeitschrift ; 63 , 7/8 ; 568-577
2002
8 Seiten, 13 Bilder
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Pkw (Personenkraftwagen) , Dieselmotor , Mikropartikel , Abgasfilter , Abgasreinigung , Anwendung im Fahrzeugbau , Anwendung im Motorenbau , Stand der Technik , Regenerierung , Abgasanlage , Abgaszusammensetzung , Trend (Entwicklung) , Marktanteil , Produktentwicklung , Auslegung (Dimension) , Direkteinspritzung , Abgasturboaufladung , Kraftstoffverbrauch , Additiv
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