Moderne Dieselmotorenkonzepte mit variabler Turbinengeometrie zeichnen sich durch hohe spezifische Leistung und niedrigen Kraftstoffverbrauch aus. Der hohe Wirkungsgrad führt jedoch zu niedrigeren Abgastemperaturen. Die möglichst motornahe Positionierung des Oxidationskatalysators stellt einen vielversprechenden Lösungsansatz dar. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurde ein Vorturbolader-Katalysator (Pre Turbocharger Catalyst, PTC) mit bis zu einem Liter Volumen für maximale Konvertierungsraten entwickelt. Anhand der in diesem Beitrag dargestellten Ergebnisse aus Messungen am hochdynamischen Motorenprüfstand soll der Zielkonflikt aus effektiver Emissionsminderung durch Einsatz des PTC und daraus resultierenden fahrdynamischen Nachteilen diskutiert und Lösungsansätze abgeleitet werden. Der Einsatz des PTC hat sich im experimentellen Versuch am hochdynamischen Motorenprüfstand bewährt. Die Auslegung des PTC als Vollkatalysator mit Volumina zwischen 0.5 Liter und 1.0 Liter ermöglicht CO- und HC-Konvertierungsraten, die den Einsatz eines weiteren Dieseloxidationskatalysators überflüssig machen. Der PTC profitiert in großem Maße von seiner extrem motornahen Position vor Turbine und den damit deutlich höheren mittleren Abgastemperaturen. Dieser Vorteil hat im Kaltstartverhalten und damit bezüglich der Fahrzeugzertifizierung besondere Relevanz. Bereits nach wenigen Sekunden sind mit dem PTC Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidkonvertierungsraten von über 90% zu verzeichnen. Dies führt zu einem signifikant verbesserten Emissionsniveau der Abgasnachbehandlung mit PTC gegenüber der Basisabgasanlage. Neben den genannten Vorteilen bringen die Vergrößerung der Abgaskrümmerfläche und das Einbringen der zusätzlichen Wärmekapazität des PTC durch den konusförmigen Katalysator an sich Nachteile im dynamischen Motorbetrieb mit sich. Neben einer hinsichtlich Wärmekapazität optimierten konstruktiven Umsetzung bietet die Anpassung der Ladersteuerung großes Potenzial zur Verbesserung des spontanen Drehmomentaufbaus. Im Zuge der aktuellen Entwicklungstrends erfolgte der Einsatz des PTC im Kontext innovativer Einsatzziele des Verbrennungsmotors. In Zyklusmessungen mit Stopp-Start-Funktion kann der PTC seine erheblichen Vorteile gegenüber der Basisabgasnachbehandlung noch deutlicher herausstellen, da die motornahe Verbauposition ein sehr schnelles Anspringen des Katalysators nach den (häufigen) Standphasen ermöglicht. Der Einsatz des PTC erhöht das Potenzial der Stopp-Start-Funktion, da mit PTC in jeder Fahrzeugstandphase der Motor abgestellt werden kann, ohne dass sich Emissionsnachteile ergeben. Die Funktionserweiterung des PTC um eine Partikel- und NO(x)-Reduktion ist möglich.


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    Titel :

    Der Vollkatalysator vor dem Turbolader - Effektive Abgasnachbehandlung vs. Fahrdynamik


    Beteiligte:
    Thiel, M. (Autor:in) / Werner, R. (Autor:in) / Zellbeck, H. (Autor:in) / Brück, R. (Autor:in) / Kröger, S. (Autor:in) / Zaldua-Moreno, N. (Autor:in) / Augsburg, K. (Autor:in) / Horn, R. (Autor:in)

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2010


    Format / Umfang :

    22 Seiten, 19 Bilder, 9 Quellen


    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch





    Abgasnachbehandlung

    Lepperhoff, Gerhard ;Kroon, Gregory | SLUB | 1984



    Fahrdynamik

    Wende, Dietrich | TIBKAT | 1990


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    Blumenstock,K.U. / Zahnradfabrik Friedrichshafen,ZF,DE | Kraftfahrwesen | 2003