Die Akkumulation von Asche in Partikelfiltern, wie sie zur Abgasnachbehandlung von dieselmotorischen Abgasen eingesetzt wird, ist eine aus der Entwicklungshistorie der Partikelfilterentwicklung aus den 80er Jahren des vergangenen Jahrhunderts bekannte Problematik. Im Laufe der Entwicklung konnten Hauptquellen für den Ascheeintrag, Eisenoxid und Manganoxid, durch die Verwendung zunderbeständiger Materialien in der Abgasnachbehandlung bzw. den Verzicht auf manganhaltige Kraftstoffzusätze deutlich reduziert werden. In wabenförmigen Partikelfiltern wird häufig das historisch beschriebene Depositionsmuster "Kanalverfüllung" bestimmt, bei dem die Asche die Einlasskanäle des Filters von hinten her verfüllt. Nach gegenwärtigem Verständnis entsteht ein solches Depositionsmuster durch die Ablösung von Partikelstrukturen von der Kanalwand beim Vorgang der Rußentfernung (mittels NO2 oder O2) und nachfolgendem Transport mit der Kernströmung zum Kanalende. Da dieses Depositionsmuster für die zeitliche Entwicklung des Gegendrucks des Filters ungünstig ist, besteht der Wunsch, die Asche möglichst kompakt - also mit möglichst hoher Verfülldichte - in den Kanälen abzulagern. In den hier analysierten Filtern verfüllt die Asche die Rohgaskanäle des Filters mit Verfülldichten zwischen 0,16 g/cm3 und 0,4 g/cm3. Die Verfülldichte hängt von der Applikation des Filters ab und kann wesentlich durch die Axialgeschwindigkeit im Filtereinlass bei Regeneration des Filters gesteigert werden. Bei hoher Axialgeschwindigkeit im Filtereintritt werden Partikelstrukturen resuspendiert und im Einlasskanal nach hinten transportiert, wo sie den Einlasskanal verfüllen. In den vorgestellten Untersuchungen konnte keine Abhängigkeit der Verfülldichte von der Regenerationshäufigkeit ermittelt werden. Dies ist im Einklang mit dem gegenwärtigen Verständnis der Ausbildung von Aschedepositionsmustern, nach dem der Rußschichtaufbruch - also die Regeneration - die Voraussetzung für den Transport und damit das Depositionsmuster "Stopfen" schafft und die Axialgeschwindigkeit die Verfülldichte der Asche beeinflusst. Mit steigender Strömungsgeschwindigkeit in den Einlasskanälen des Filters nimmt die Ascheverfülldichte zu und die Asche kann damit kompakter im Filter eingelagert werden.

    The accumulation of ash in diesel particle filters as they are applied for exhaust gas aftertreatment of diesel exhaust in commercial vehicles is a known issue from the first application of filters in the 1980s. In the course of the development in applying filter technology in exhaust aftertreatment, the main sources of ash could be significantly reduced. In today's applications operating fluids remain a the dominating source for ash. In current filter applications a combined ash deposit of "plug" and "wall" can be found. In order to determine the deposition pattern and the ash characteristics exactly, very complex and time consuming analysis efforts need to be performed. The exact characterisation of the deposition pattern is the precondition for future modelling activities targeted to create be better understanding of ash aging mechanisms. A pure optical inspection of filters alone, e.g. by means of applying an endoscope, can result in a misleading interpretation of deposition patterns even in case of year-long experience with filter analysis. In wall-flow type particle filters the ash deposition pattern "plug" is a pattern widely reported in literature since the beginning of the filter application for diesel engine exhaust aftertreatment. It is current understanding that the key enabler for this kind of ash deposition pattern is the discontinuous soot removal, either by oxidation with NO2 or O2. The soot layer break-up delivers particle structures that can be re-entrained by flow and transported axially in the inlet channels. Since this kind of deposition pattern has a negative impact on backpressure performance it is one of the application targets to store the ash as compact as possible at the end of the inlet channels which means to create a maximum ash packing density. In filters analysed within the scope of this paper ash packing desities were found ranging between 0.16 g/cm3 and 0.4 g/cm3. It was demonstrated hurt the ash packing density depends on the filter application and can be raised by increasing the axial filter inlet velocity. High filter inlet velocities during the soot removal process allows particulate structures to be re-entrained by flow and transported in the inlet channel. Within this paper no impact of the regeneration frequency an the ash packing density could be found.


    Zugriff

    Zugriff über TIB

    Verfügbarkeit in meiner Bibliothek prüfen

    Bestellung bei Subito €


    Exportieren, teilen und zitieren



    Titel :

    Alterung von Partikelfiltersystemen in Nutzfahrzeugen durch Ablagerung von Aschen - Ein historisches Problem?


    Weitere Titelangaben:

    Aging of diesel particle filter systems in commercial vehicles - a historical issue?


    Beteiligte:
    Dittler, A. (Autor:in) / Gärtner, U. (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2014


    Format / Umfang :

    13 Seiten, Bilder, Tabellen, 13 Quellen



    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




    Einfluss der Betriebsstoffqualitaet auf die Funktion und Alterung der Abgasreinigung in Nutzfahrzeugen

    Dittler,A. / Gaertner,U. / Daimler,Stuttgart,DE | Kraftfahrwesen | 2016


    Emissionssenkung bei Nutzfahrzeugen durch Thermomanagement

    Flik, Markus / Edwards, Simon / Pantow, Eberhard | Tema Archiv | 2007


    Effizienzsteigerung von Nutzfahrzeugen durch Design

    Schoenherr,S. / Kopp,S. / MAN,Muenchen,DE | Kraftfahrwesen | 2010


    Emissionssenkung bei Nutzfahrzeugen durch Thermomanagement

    Flik,M. / Edwards,S. / Pantow,E. et al. | Kraftfahrwesen | 2009