Zur Entwicklung eines optimalen Diesel-Oxidationskatalysator-Systems wurden die Parameter Form, Strömungsverteilung, Zellstruktur, Zelldichte, Wandstärke, katalytisches Material (Edelmetallanteil und -Zusammensetzung) und Volumen in Simulationen, im Labor, auf Strömungs- und Motorprüfständen untersucht. Der vorliegende Beitrag diskutiert die Fahrzeug-Ergebnisse der gealterten Katalysatorsysteme in einer Mercedes-Benz E-Klasse mit 2.21 Vierzylinder-Dieselmotor. Dabei wird die Temperaturbelastung eines Pkw mit Dieselpartikelfilter über Lebensdauer simuliert. Grundsätzlich wiesen die 600cpsi Substrate Vorteile in den HC/CO-Emissionen auf, sogar im Vergleich mit einem hexagonalen 400cpsi Substrat. Die 900 cpsi Muster zeigten nahezu das schlechteste Emissions-Reduktionspotenzial im NEFZ-Test. Dagegen ist eine erhöhte NO2-Bildung bei Substraten mit hoher Zelldichte zu beobachten. Eine deutliche Abhängigkeit der HC-/CO-Konversion vom Edelmetallanteil, die bei konventionellen Pt-Katalysatoren zu sehen ist, konnte bei der Pt/Pd-Washcoat-Technologie im Vergleich der 90 g/ft3 und 110 g/ft3 Proben nicht beobachtet werden. Somit kann durch die Möglichkeit der Edelmetallabsenkung ein Kostenpotenzial erschlossen werden. Die hexagonale Substrat-Variante zeigt ein interessantes Potenzial zur Optimierung des Druckverlustes unter Beibehaltung des HC/CO-Umwandlungsverhalten eines Standard-Substrats. Zur Erfüllung der zukünftig immer strenger werdenden Abgasgrenzwerte ist es unabdingbar, so viel wie möglich aus diesen Verbesserungspotenzialen in eine Serienanwendung zu überführen. Grundsätzlich führte eine Volumenreduktion der Katalysatoren zu einer Erhöhung der CO- und HC-Emissionen im NEFZ-Test. Die höchste Zelldichte von 900 cpsi hatte höhere CO- und HC-Emissionen im NEFZ-Test als dieselbe katalytische Beschichtung auf einem 400 cpsi Grundkörper. Bei der Variation der Zellform, quadratisch gegenüber hexagonal, konnte ein Vorteil der hexagonalen Form hinsichtlich des Gegendruckverhaltens erkannt werden. Die neue Platin/Palladium-Technologie konnte nach der Hochtemperaturalterung eine bessere Aktivität für die HC- und CO-Umwandlung aufrechterhalten als eine Platin-Technologie. Eine zielführende Katalysatoroptimierung ist ein Kompromiss aus Durchmesser, Länge, Zelligkeit, Wandstärke, Zellform, Washcoat, Edelmetallauswahl und -anteil.
Potentiale des Diesel Oxidationskatalysator - Eine Voraussetzung für Low-Emission-Dieselmotoren
Emission Control Conference 2006, 3 ; 327-344
2006
18 Seiten, 16 Bilder, 5 Tabellen, 3 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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