Vor dem Hintergrund sich verschärfender Emissionsgrenzwerte wurden die Potenziale der gekühlten Abgasrückführung durch die Weiterentwicklung des Kühlsystems untersucht und bewertet. Hierfür wurden drei Grundkonzepte betrachtet: Ein verbrauchsoptimal abgestimmter Motor mit SCR-Abgasnachbehandlung zur NO(x)-Reduzierung, ein Motor mit gekühlter Abgasrückführung und Partikelfilter, sowie ein Motor mit zweistufiger Niedertemperaturabgaskühlung, ebenfalls mit Partikelfilter. Ein 10.5 l Versuchsmotor wurde unter den jeweiligen System-Randbedienungen mit eine NO(x)-Tailpipe-Emission von 1.7 g/kWh (d.h. 15% unter Euro 5) im ESC und ETC kalibriert und betrieben. Als Ergebnis zeigt sich, dass durch die zweistufige Niedertemperaturabgaskühlung nicht nur die Verbrauchswerte gegenüber der konventionellen Abgaskühlung verbessert werden konnten, sondern dass sie auch das gleiche Niveau wie beim SCR-Konzept (unter Berücksichtigung des Harnstoffbedarfs) erreichten. Die dafür notwendige Kühlleistung lässt sich durch eine Anpassung des Kühlsystems ohne erhöhte Lüfterleistung und damit Kraftstoffverbrauchsneutral darstellen. Damit ist auch im Fahrbetrieb eine Vergleichbarkeit der Betriebskosten von SCR- und AGR-Motorkonzepten unter Euro 5 Randbedingungen möglich.
In relation to further tightening of the emissions legislation for on-road heavy duty Diesel engines, the future potential of cooled exhaust gas recirculation (EGR) as a result of developments to the cooling systems of such engines has been evaluated. Three basic engine concepts were investigated: a fuel consumption optimised engine with SCR exhaust gas after treatment for NO(x) control, an engine with cooled EGR and particulate filtration, and an engine with two stage low temperature cooled EGR also with a particulate filter. A 10.5 litre engine was calibrated and tested under conditions representative for each concept, such that 1.7 g/kWh NO(x) (i.e. 15% under the Euro 5 legislation level) could be achieved over the ESC and ETC. It was found, as a consequence of the two stage low temperature EGR cooling, that not only could the fuel economy of the engine be improved compared to that with conventional EGR cooling but that this economy was similar to that of the SCR engine concept (when the urea solution consumption was taken into account). The required cooling performance was achieved without an increase in the fan power requirement via optimisation of the cooling system. Therefore at Euro 5, the operating costs of the low temperature EGR engine concept are likely to be comparable to those of the SCR concept.
Hochleistungs-Kühlsysteme als Beitrag zur Erfüllung zukünftiger Abgasnormen
High Performance Cooling Systems as a Contribution to Meeting Future Emission Standards
2007
20 Seiten, 19 Bilder, 12 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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