Zur Erfüllung der ehrgeizigen zukünftigen europäischen CO2-Flottenziele für Pkw wird der Antriebsstrang mit Dieselmotor nach wie vor eine entscheidende Rolle spielen. Mit den aus heutiger Sicht vorhandenen Technologien werden konventionelle Dieselantriebe die für 2020 geplanten CO2-Grenzwerte bis in die mittleren Fahrzeugklassen hinein erfüllen können. Für schwerere Fahrzeuge wie etwa SUV's (SPORT UTILITY VEHICLE)oder zur Erreichung von noch ambitionierteren CO2- Werten wie z.B. 50 g/km wird die Elektrifizierung des Dieselantriebstranges in Form eines HEV (Hybrid Electric Vehicle)oder auch P(PLUG In)-HEV einen wertvollen Beitrag leisten. Durch die Kombination des Dieselmotors mit seinem überlegenen Verbrauchsverhalten im Überland- und Autobahnverkehr und dem speziell im Stadtbetrieb günstigen elektrischen Antrieb, lässt sich mit einem Diesel-HEV oder -P-HEV ein Konzept realisieren, das auch bei Berücksichtung von realem Fahrverhaltens günstigste CO2-Emissionen ermöglicht und somit der Umwelt zu Gute kommt. Das gilt nicht nur in Hinblick auf den Treibhauseffekt, sondern auch in Bezug auf die gesetzlichen Schadstoffemissionen. Durch eine geschickte Hybridstrategie lässt sich die Wirkung der Abgasnachbehandlung deutlich verbessern und gleichzeitig kann durch die Hybridisierung der Niedriglastanteil im Betrieb des Motors minimiert werden. Verbrauchsungünstige Betriebspunkte und HC(Hydrocarbons)- und CO-Emissionen lassen sich damit weiter reduzieren. Abbildung 13 zeigt, dass sich sowohl die HC- als auch die CO-Emission durch eine Hybrid-Betnebsstrategie signifikant senken lässt. Sowohl für die "4G-Strategie" als auch die "3G-Split-Strategie" werden Minderungsraten der HC- bzw. CO-Tailpipe- Emission von über 70% gegenüber einem konventionellen Diesel-Pkw erreicht. Ursache ist die weitgehende Unterdrückung des Niedriglastbereichs durch die Hybrid-Betriebsstratgie, in der sowohl die Abgastemperatur (Light-off-Temperatur des Oxidationskatalysators) als auch der HC- und CO-Rohemission besonders kritisch sind. Darüber hinaus lässt sich auch der Verlauf der Abgastemperatur während des Tests günstig beeinflussen. Wie Abbildung 14 beispielhaft für den Oxidationskatalysator zeigt, steigt die Temperatur im Katalysator während des verbrennungsmotorischen Betriebs um ca. 100 K an, was sich positiv auf das Oxidationsverhaiten für HC und CO auswirkt. Ursache für die im Mittel höheren Temperaturen ist nicht nur die Lastpunktverschiebung zum Laden der Batterie, sondern auch das reduzierte Auskühlverhalten der Abgasanlage, weil die Schubphasen des Verbrennungsmotors entfallen. Diese Erkenntnis gilt prinzipiell für alle Komponenten der Abgasanlage, deren Konvertierungsverhalten, wie das des Oxidationskatalysators, von der Temperatur im Abgassystem abhängen, also das SCR(Selective Catalytic Reduction)-System oder der NSC(Non-Catalytic-Reduction). Die Hybridisierung bietet somit die Chance weiter verbesserter Emissionsminderung aufgrund höherer Temperatur der Abgasanlage und gleichzeitiger Verbrauchsminderung. Ein weiterer Aspekt der Abgasnachbehandlung ist das Regenerationsmanagement des Partikelfiters, Abbildung 15 zeigt dazu den Einfluss der oben beschriebenen HEV-Betriebsstrategien "4G" und "3G-Split" auf den Kraftstoffverbrauch und die Ölverdünnung im europäischen Fahrzyklus bei Berücksichtigung der thermischen Partikelfilterregeneration. Bei der Ermittlung der Daten wurden sowohl das veränderte Beladungsverhalten des Filters als auch die unterschiedlichen Regenerationsdauern im Hybridbetrieb berücksichtigt. Die Bewertung des Kraftstoffverbrauchs zeigt, dass der positive Verbrauchseinfluß der Hybridisierung im Motorbetrieb ohne Berücksichtigung einer Partikelfilter-Regeneration, auch bei Berücksichtung der Partikelfilter-Regeneration erhalten bleibt. Im Detail betrachtet fällt die Verbrauchserhöhung im Regenerationsfall sogar noch geringer aus, was in der Praxis jedoch auf Grund des relativ geringen Zeitanteils der Filterregeneration an der Gesamtbetriebsdauer kaum ins Gewicht fällt. Aufgrund des im Mittel erhöhten Temperaturniveaus der Abgasablage durch Verringerung des Niedriglastanteils im Hybridbetriebes wird weniger Kraftstoff für die aktive Regeneration des Partikelfilters benötigt. Daher sind sowohl die "4G"- und "3G-Split Strategie" einem konventionellen Betrieb überlegen. Das wirkt sich auch auf die Ölverdünnung aus, die grundsätzlich umso kritischer ist, je höher die zu überbrückende Temperaturdifferenz zwischen Normal- und Regenerationsbetrieb ist. Die Ölverdünnung lässt sich im Hybridmodus mehr als halbieren, wobei Strategien, die den Niedriglastbereich sehr konsequent vermeiden, wie z.B. die "4G-Strategie", besonders wenig Einfluss haben.


    Access

    Access via TIB

    Check availability in my library


    Export, share and cite



    Title :

    Fortschrittliche Diesel Antriebsstränge - der Weg zur Erreichung zukünftiger CO2-Flottenziele


    Additional title:

    Advanced diesel powertrains - enabler for future CO<sub>2</sub> fleet targets


    Contributors:
    Maier, Rudolf (author) / Krüger, M. (author) / Bloch, P. (author) / Stäbler, D. (author) / Wüst, M. (author)


    Publication date :

    2012


    Size :

    25 Seiten, 15 Bilder, 8 Quellen


    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Print


    Language :

    German , English





    Fortschrittliche Dieselantriebsstraenge - der Weg zur Erreichung zukuenftiger CO2 Flottenziele

    Maier,R. / Krueger,M. / Bloch,P. et al. | Automotive engineering | 2012


    Multimode-Antriebsstränge

    MCKINZIE KYLE K / BINDL REGINALD M | European Patent Office | 2019

    Free access

    Diesel-Elektro-Hybrid-Antriebsstränge und Emissionstest dafür

    ANDREAE MORGAN MACKENZIE | European Patent Office | 2024

    Free access

    Systemoptimierung hybrider Antriebsstränge

    Kemper, Hans / Herrmann, Olaf / Körfer, Thomas et al. | Tema Archive | 2007