Light-off/out-Unterstützung beim Katalysator von Dieselmotoren

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1 FORSCHUNG ABGASNACHBEHANDLUNG AUTOREN Light-off/out-Unterstützung beim Katalysator von Dieselmotoren Dipl.-Ing. Thomas Laible ist Leiter Prüffeld am Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (VKA) an der RWTH Aachen University. Heute bereits gültige und insbesondere zukünftig weiter verschärfte Emissionsgrenzwerte erfordern den Einsatz von Abgasnachbehandlungstechnologien. Im Hinblick auf die Gesetzgebung rücken die Emissionen bei niedriger Motorlast sowie im Kaltstart zunehmend in den Fokus. Am Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen der RWTH Aachen University wurde im Rahmen eines FVV-Projekts Untersuchungen zu unterschiedlichen temperaturanhebenden Maßnahmen auf Abgasnachbehandlungskomponenten am Pkw und Nfz durchgeführt. Prof. Dr.-Ing. Stefan Pischinger ist Leiter des Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen (VKA) an der RWTH Aachen University. DAS GÜTESIEGEL FÜR WISSENSCHAFTLICHE BEITRÄGE IN DER MTZPEER REVIEW VON EXPERTEN AUS FORSCHUNG UND INDUSTRIE BEGUTACHTET EINGEGANGEN GEPRÜFT ANGENOMMEN Dipl.-Ing. Marco Günther ist Oberingenieur am Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (VKA) an der RWTH Aachen University. Emitec und VKA 84

2 1 MOTIVATION 2 VERSUCHSTRÄGER 3 UNTERSUCHUNGEN AM PKW-MOTORENPRÜFSTAND 4 UNTERSUCHUNGEN AM NFZ-MOTORENPRÜFSTAND 5 SIMULATIVE UNTERSUCHUNGEN DER TEMPERATURANHEBENDEN MASSNAHMEN 6 ÖKOBILANZIELLE BEWERTUNG 7 BEWERTUNG DER HEIZMASSNAHMEN 8 ZUSAMMENFASSUNG 1 MOTIVATION Um die vorgeschriebenen Abgasgrenzwerte einzuhalten, werden unterschiedliche Abgasnachbehandlungskonzepte verfolgt sowie innermotorische Maßnahmen zur Effizienzsteigerung der Motoren und zur Reduzierung des Schadstoffausstoßes umgesetzt. Die Entwicklung zeigt jedoch, dass mit der Effizienzsteigerung der Motoren und der damit verbundenen CO 2 -Reduktion gleichzeitig die Abgastemperatur abnimmt, was zur Folge hat, dass die Lightoff-Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponenten später erreicht wird [1]. Zum Erreichen hoher Wirkungsgrade des Abgasnachbehandlungssystems sowie einem sicheren Betrieb unter allen Umgebungsbedingungen sind gezielte Maßnahmen zur Temperaturanhebung unumgänglich. Für das schnellstmögliche Erreichen des Light-offs werden unterschiedliche temperaturanhebende Maßnahmen durchgeführt, die sich in inner- und außermotorische Maßnahmen unterteilen lassen. Dabei sind bei den außermotorischen Maßnahmen der elektrische Heizkatalysator (E-Heater) und die Eindosierung von Kraftstoff vor dem DOC die verbreitetsten Maßnahmen, welche auch in diesem Forschungsprojekt untersucht wurden. Nach [2] gehen die Ursprünge des E-Kat auf die Zeit der Einführung der amerikanischen ULEV-(Ultra Low Emissions Vehicle) Gesetzgebung zurück. Obwohl eine wesentlich geringere Leistung bei einem E-Kat für die Temperaturerhöhung zur Verfügung steht, kann ein ähnliches Temperaturlevel wie mit dem motorischen Katalysatorheizen erreicht werden. Bei vergleichbaren Wirkungsgraden kann der Primärenergieeinsatz bei der Verwendung eines E-Kats um etwa zwei Drittel gesenkt werden [3-6]. Bei der Nutzung eines s wird Kraftstoff in den Abgasstrang (in der Regel vor dem im Abgasstrang verbauten DOC) eindosiert, in welchem dann durch den Kraftstoff und den im Abgas enthaltenen Sauerstoff eine exotherme Reaktion stattfindet welche die Komponenten- und Abgastemperatur signifikant erhöht. Man spricht auch von einem katalytischen Brenner [7-13]. Die am weitesten verbreitet innermotorische Maßnahme zur Temperaturanhebung ist die Kraftstoffnacheinspritzung. Deren Vor- und Nachteile bzgl. Temperaturnahebung und Nachoxidation der Schadstoffe wie zum Beispiel Partikel werden in [14-16] diskutiert. 2 VERSUCHSTRÄGER Die motorischen Untersuchungen für die Pkw-Anwendungen wurden am Forschungsvollmotor HECS II, die Untersuchungen am Nutzfahrzeugmotor an einem Deutz-TCD-7.8-L6-Industriemotor durchgeführt, TABELLE 1. Insgesamt wurden am Pkw-Motor drei unterschiedliche Konfigurationen von Abgasnachbehandlungskomponenten vermessen, wobei sämtliche Komponenten beim Katalysatorhersteller im Ofen hydrothermal für 16 h gealtert wurden, um Alterungseinflüsse während den Untersuchungen zu vermeiden, sowie eine Vergleichbarkeit der Systeme sicher zu stellen. Eine Übersicht der untersuchten Varianten ist in TABELLE 2 aufgelistet. Variante 1 ist ein System bestehend aus einem Dieseloxidationskatalysator (DOC) und einem Dieselpartikelfilter (DPF) in einer gekoppelten (close coupled) Anordnung. Dieses System benötigt kein aktives DeNO x -System, da die Abmessungen und Eigenschaften Forschungsmotor HECS II Abmessungen und Eigenschaften Deutz-Industriemotor TCD 7.8 Bauteil/Parameter Einheit 2. Generation Bauteil/Parameter Einheit Bohrung [mm] 75 Hub [mm] 88,3 Verhältnis Hub/Bohrung [-] 1,17 Verdichtungsverhältnis [-] 15,5 : 1 Spitzendruck [bar] 2 Ventildurchmesser (Eingang) [mm] 26,3 Ventildurchmesser (Ausgang) [mm] 23,5 Maximaler Ventilhub (Eingang) [mm] 8 / 4,8 (2-Schritt VVL) Einspritzsystem [-] RB CRS3-2 (2 bar Piezo FIE) Aufladung [-] HP TC: Borg Warner (VTG) LP TC: Borg Warner Leistung [kw] 87 (bis zu 165) Zylinder [-] 6 Bohrung [mm] 11 Hub [mm] 136 Hubvolumen [l] 7,8 Leistung [kw] 25 bei Drehzahl [1/min] 22 Drehmoment [Nm] 14 bei Drehzahl [1/min] 145 Niedrigste Leerlaufdrehzahl [1/min] 6 Einspritzsystem [-] Common Rail 2 bar Gewicht [kg] 725 Maximales Drehmoment [Nm] 315 (bis zu 475) Abgasnorm [-] Euro 6 + T2B2 TABELLE 1 Technische Details des Forschungsmotors HECS II und des Deutz-Industriemotors TCD 7.8 [17] ( VKA) 11I Jahrgang 85

3 FORSCHUNG ABGASNACHBEHANDLUNG motorischen NO x -emissionen bereits auf Euro-6-Niveau sind. Das System der Variante 2 ist baugleich zur Variante 1, jedoch ist anstelle des DOCs ein NO x -Speicherkatalysator (NSK) verbaut. Die emissionen für diese Variante halten die NO x -Emissionslimits der Euro-5- Norm ein. Variante 3 besteht aus dem DOC und dem DPF aus Variante 1, wobei zusätzlich ein selektiver katalytischer Reaktions katalysator (SCR) als Unterflur-Aufbau mit einem Prototypen-Dosiersystem von Emitec sowie die Dosier- und Mischstrecke aus einem VW-Serienfahrzeug verbaut wurden. Die Abgasrohemissionen entsprechen denen von Variante 2. Zur Anhebung der Abgastemperatur wurde eine katalytisch beschichtete elektrische Heizscheibe vor DOC und NSK sowie ein (Kraftstoffeindosiersystem vor DOC) im Abgassystem nach Turbolader genutzt. Das Abgasnachbehandlungssystem des Industriemotors ist eine Prototypenabgasanlage, bestehend aus DOC, DPF und einem SCR. Hier wurde nur ein als zusätzliche Komponente im Abgassystem verbaut. Innermotorische Maßnahmen zur Temperaturanhebung des Abgases, die sowohl für die Pkw- als auch die Nfz-Untersuchungen genutzt wurden, sind eine späte Nacheinspritzung, Androsselung und eine Reduzierung des Raildrucks. 3 UNTERSUCHUNGEN AM PKW-MOTORENPRÜFSTAND Nach der Vermessung des Pkw-Motors im gesamten Kennfeldbereich wurden die unterschiedlichen Abgasnachbehandlungsvarianten im Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) zunächst ohne Heizmaßnahmen vermessen (Basisvermessung). Als Heizmaßnahmen für die transienten Zyklen wurde der elektrisch beheizbare Katalysator mit zwei unterschiedlichen Leistungskalibrierungen nach einer bereits beim Fahrzeugtest validierten Betriebsstrategie betrieben. Diese Strategie ist ein modellbasierter Ansatz in der ECU und ermöglicht es, die Heizscheibe mit entweder 1,7 kw oder 2,4 kw elektrischer Leistung zu betreiben. Die Ein- beziehungsweise Ausschaltgrenzen werden als Temperaturgrenzen vorgegeben. Bei den Vermessungen von Variante 3 wurde zusätzlich ein in Kombination mit dem elektrisch beheizbaren DOC betrieben. Aufgrund eines nicht ausreichenden Wirkungsgrads des DOCs in Variante 1 und 3 war bei diesen Varianten ein Einhalten der Grenzwerte der Abgasnorm Euro 6 nicht möglich. Sowohl die als auch die CO- Emissionen waren bei Variante 1 über dem Limit der Euro-6-Norm. Bei Variante 3 konnte nicht genug Exothermie über den DOC erzeugt werden, um einen ausreichenden SCR-Wirkungsgrad zu generieren. Bei dieser Variante waren die, CO- sowie die NO x -Emissionen über dem Grenzwert. Für die Vermessung der Variante 2 im NEFZ wurden zwei NSK-Regenerationen bei 7 km/h und 1 km/h Konstantfahrt integriert. Das Abgas wurde durch innermotorische Maßnahmen auf einen Verbrennungsluftverhältnis von,95 für eine Zeit von 6 s und 5 s angefettet. Zur Reproduzierbarkeit der Zyklen wurde vor jedem NEFZ eine Konditionierung über drei Abgastestzyklen (EUDC) durchgeführt und das System danach abgekühlt. In BILD 1 sind die Temperaturverläufe der einzelnen Komponenten im NEFZ ohne (blau) und mit Heizmaßnahme (rot) abgebildet. Ohne aktivierte Heizscheibe werden die Emissionsgrenzen für die Euro-6- Norm nicht eingehalten, da der NSK erst ab 2 C ein gutes Konvertierungsverhalten aufweist. Diese Temperatur wird erst nach circa 85 s erreicht. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde die elektrische Heizscheibe des NSK mit 2,4 kw und einer Abschaltgrenze des Heizers von 25 C nach NSK betrieben. Die Heizdauer betrug hier insgesamt 368 s. In TABELLE 3 sind die Emissionen ohne den elektrischen Mehrverbrauch dieses NEFZ aufgelistet. Mit Variante 2 konnte die Euro-6-Abgasnorm eingehalten werden. 86 System NO x -emissionen Variante 1 ccdoc + ccdpf Euro 6 E-Kat Variante 2 ccnsc + ccdpf Euro 5 E-Kat Heizmaßnahmen Variante 3 ccdoc + ccdpg + SCR Euro 5 E-Kat + Doser TABELLE 2 Variantenübersicht der untersuchten Abgasnachbehandlungssysteme am Pkw-Forschungsmotor HECS II ( VKA) 4 UNTERSUCHUNGEN AM NFZ-MOTORENPRÜFSTAND Nach den Vermessungen des Motors im Kennfeld wurde das Abgasnachbehandlungssystem im World Harmonized Transient Cycle (WHTC) untersucht. Zur aktiven Anhebung der Abgastemperatur wurden sowohl inner- als auch außermotorische Maßnahmen genutzt. Zur Auswahl der kritischen Betriebspunkte im WHTC, wurde ein WHTC bezüglich der Temperaturen in Abhängigkeit von Drehmoment und Drehzahl ausgewertet. Anhand dieser Auswertung wurden vier häufig gefahrene Betriebspunkte mit niedrigen Abgastemperaturen (9/min bei 2 Nm, 115/min bei 1 Nm, 13/min bei 43 Nm und 14/min bei 22 Nm) zur Untersuchung unterschiedlicher innermotorischer Heizmaßnahmen bestimmt. Die drei Maßnahmen Androsselung, Reduzierung des Raildrucks und Verschiebung der Einspritzung zu einem späteren Einspritzzeitpunkt zeigten den besten Effekt bezüglich einer Anhebung der Abgastemperatur, wobei eine proportionale Zunahme des Kraftstoffverbrauchs bei steigender Abgastemperatur zu beobachten ist. Zur weiteren Optimierung dieser drei Heizmaßnahmen basierend auf den Ergebnissen der vier zuvor ausgewählten Betriebspunkte wurde eine statistische Versuchsplanung (DoE) erstellt. Die Randbedingungen des DoEs waren eine Androsselung von Δp über Drosselklappe von 4 mbar auf maximal 8 mbar, eine maximale Reduzierung des Raildrucks um 2 bar und eine maximale Verstellung der Einspritzung nach spät von 5 KW. Die Ergebnisse der Validierung der im DoE ermittelten Optima wurden genutzt, um die innermotorischen Heizmaßnahmen damit zu bedaten. Diese Heizmaßnahme wird im Folgenden DoE-optimiert genannt. Der zusätzlich verbaute, dessen Aktivierung an die Randbedingungen Temperatur vor SCR, Temperatur nach DOC, Temperaturerhöhung über DOC und Temperatur nach Abgasturbolader gekoppelt ist, wurde ebenfalls vermessen. Aus der Basisvermessung im WHTC hat sich ergeben, dass ein Einhalten der Abgasgrenzwerte der Euro- 6-Norm ohne eine Anhebung der Abgastemperatur und der damit verbundenen SCR-Wirkungsgradsteigerung nicht möglich ist. In der Ohne Heizer Emissionen [g/km] Heizleistung 2,4 kw Tailpipe Tailpipe Grenzwert für Euro 6 NO x,16,96,14,55,8 CO 4,12,11 3,75,3,5 HC,51,6,68,65,1 CO 2 149,89 153,63 151,67 154,83 TABELLE 3 Emissionen im NEFZ für Variante 2 mit und ohne aktive Heizscheibe vor NSK ( VKA)

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5 FORSCHUNG ABGASNACHBEHANDLUNG Temperatur NSK [ C] Temperatur DPF [ C] Ohne Heizer vor NSK / DPF Ohne Heizer nach NSK / DPF Mit Heizer vor NSK / DPF Mit Heizer nach NSK / DPF Schaltzeitpunkte des elektrischen Heizers Elektrische Heizleistung [kw] Geschwindigkeit [km/h] Zeit [s] BILD 1 Temperaturverläufe im NEFZ ohne und mit beheiztem NSK ( VKA) Basiskalibrierung des Motors sind keine und CO-emissionsmindernden Maßnahmen erforderlich. Die Ergebnisse der Temperaturanhebung der unterschiedlichen Maßnahmen, DoE-optimiert, der Basiskalibrierung mit und einer Kombination aus beiden ist in BILD 2 dargestellt. Deutlich zu erkennen ist der höhere Temperaturverlauf der Maßnahmen mit im Vergleich zu den DoE-optimierten innermotorischen Maßnahmen. In BILD 3 sind die Ergebnisse der WHTCs mit den unterschiedlichen Heizmaßnahmen für kalte und warme WHTCs sowie deren Zertifizierungsgewichtungsverhältnis zusammengefasst. Aufgetragen sind die emittierten, CO- und NO x -Emissionen sowie der Kraftstoffverbrauch (be) über den einzelnen Heizmaßnahmen. Nur in Kombination mit dem ist eine ausreichende Anhebung der SCR-Temperatur und somit die Einhaltung der Emissionslimits möglich. 5 SIMULATIVE UNTERSUCHUNGEN DER TEMPERATURANHEBENDEN MASSNAHMEN Neben den motorischen Untersuchungen wurden Simulationsrechnungen in einem auf Matlab/Simulink basierenden Simulationsprogramm für die Abgasnachbehandlung unter Einbeziehung der 88 T vor DOC [ C] T vor DPF [ C] Regelung [%] T vor SCR [ C] Warmer WHTC Basis DoE-optimiert Basis + DoE-optimiert Zeit [s] BILD 2 Temperaturverläufe im warmen WHTC aufgetragen über der Zykluszeit für die unterschiedlichen Heizmaßnahmen ( VKA)

6 CO [g/kwh] HC [g/kwh],14,12,1,8,6,4,2,,28,24,2,16,12,8,4, WHTC kalt WHTC warm WHTC (14 % zu 86 %) Basis DoEoptimiert DoE + b e [g/kwh] NO x [g/kwh] 235, 23, 225, 22, 215, 21, 25, 2, 2,8 2,4 2, 1,6 1,2,8,4, Basis DoEoptimiert Euro-6-Grenzen DoE + BILD 3 Emissionen und Kraftstoffverbrauch im WHTC kalt, WHTC warm und im Zertifizierungsgewichtungsverhältnis für die unterschiedlichen temperaturanhebenden Maßnahmen ( VKA) Maßnahmen zur Temperaturanhebung durchgeführt. Hierfür sind die Daten der Kennfeldvermessung sowie die transienten Testzyklen zur Validierung in die Simulationsumgebung überführt worden. Zur Bedatung der Wirkungsgradkennfelder der Katalysatoren wurden Ergebnisse aus den Untersuchungen der am Motorenprüfstand verwendeten Katalysatoren am Laborgasprüfstand (LGP) genutzt. Für BILD 4 Beispiel des Abgleichs der Simulation mit den am Motorenprüfstand gemessenen Verläufen der Emissionen HC, CO, CO 2 und NO x sowie der relevanten Temperaturen der Abgasnachbehandlungskomponenten für Konfiguration 3 (DOC, DPF und SCR) ( VKA) CO 2 [g] HC [g] CO [g] Geschw. [km/h] Temp. [ C] NO x [g] ,2,9,6,3, Gemessen Tailpipe Simulation Tailpipe Vor DOC Messung Vor DOC Simulation Nach DOC / vor DPF Messung Nach DOC / vor DPF Simulation Vor DPF / vor SCR Messung Nach DPF / vor SCR Simulation Nach SCR Messung Nach SCR Simulation Zeit [s] 11I Jahrgang 89

7 FORSCHUNG ABGASNACHBEHANDLUNG die Abgasnachbehandlungskomponenten des Nfz-Motors, die nicht am LGP untersucht wurden, wurden vorhandene Katalysatorkennfelder modifiziert und auf die am Motorenprüfstand gemessenen Ergebnisse angepasst. Die am Motorenprüfstand gemessenen Größen Temperatur vor und nach jeder Abgasnachbehandlungskomponente, Konzentration der Emissionen bezüglich HC, CO, CO 2 und NO x sowie der Abgasmassenstrom werden als Validierungsgrößen in der Simulation genutzt. Als Eingangsparameter für die Simulation wird der Drehzahl- und Drehmomentenverlauf des Zyklus, die Temperatur nach Turbolader sowie die emissionen des Motors genutzt. In BILD 4 ist der Abgleich zwischen Messung und Simulation als Temperatur-Emissionsverlauf über den NEFZ abgebildet. Der Abgleich zeigt eine sehr gute Übereinstimmung bezüglich der Emissions- als auch der Temperaturverläufe über dem Zyklus. Dieser Abgleich ist auch für die weiteren untersuchten Varianten sowie für die Nutzfahrzeugapplikation erfolgt, bevor simulative Optimierungen der Heizmaßnahmen erfolgten. Auf Basis der ersten Simulationsergebnisse wurde eine Optimierung des DOCs für die Pkw-Simulationen in Absprache mit dem Katalysatorhersteller durchgeführt. Es wurden die Light-off-Temperaturen für CO im Vergleich zu den LGP-Messungen um 25 K erhöht und für HC um 2 K gesenkt. In BILD 5 sind die daraus resultierenden Kennfelder für den und CO-Umsatz wie diese in der Simulation genutzt wurden dargestellt. Die Ergebnisse dieser Simulationen mit optimiertem DOC sind in BILD 6 für die, CO-, NO x - sowie die CO 2 -Emissionen über den unterschiedlichen Varianten aufgetragen. Durch eine Optimierung der Heizstrategien für die Varianten 1 und 3 und einem aus den Wirkungsgraden von Lichtmaschine und Batterie berechneten Kraftstoffmehrverbrauch von 6 % für Variante 1 und 12 % für Variante 3 konnten die Emissionsgrenzwerte der Euro-6-Norm eingehalten werden. Die Optimierung von Variante 2 ergibt einen Mehrverbrauch von 15 %. Wie bereits die Ergebnisse der motorischen Untersuchungen am Nfz-Motor zeigten, ist ein Einhalten der Grenzwerte der Euro-6- Norm ohne den im kalten gestarteten Zyklus nicht möglich. Ebenso ist ein Verzicht auf eine Heizmaßnahme im warmen gestarteten Zyklus bei aktiver Temperaturanhebung im kalten Zyklus nicht möglich, ohne die Emissionsgrenzen zu überschreiten. Dies wurde in der Simulation bestätigt. Die weiteren Optimierungen wurden auf der Basis eines kalten WHTCs mit simuliert. Die Ergebnisse dieser Simulationen sind in BILD 7 für die Emissionen HC, CO und NO x sowie den Kraftstoffverbrauch aufgetragen. Alle Kombinationen eines kalten WHTCs mit und eines warmen WHTCs mit Heizmaßnahme erfüllen die Emissionslimits der Euro-6-Norm. Als Kombination mit dem geringsten Kraftstoffmehrverbrauch zur Erfüllung der Abgasrichtlinien hat sich die Kombination aus einem kalten WHTC mit und einem warmen WHTC mit innermotorischen Heizmaßnahmen (DoE-optimiert) herausgestellt. Dieser hat im Vergleich zu einem WHTC ohne Heizmaßnahmen einen Kraftstoffmehrverbrauch von circa 2,1 %. Offroad-Applikationen abgestimmt ist, auch im transienten WHTC unter Einhaltung der Grenzwerte der Abgasnorm Euro 6 betreiben zu können. Die in der Simulation durchgeführten Optimierungen konnten den Kraftstoffmehrverbrauch bei gleichzeitigem Einhalten der Euro-6-Grenzwerte für alle untersuchten Varianten und Motoren reduzieren. Allerdings ist der optimierte Kraftstoffmehrverbrauch in allen untersuchten Varianten als zu hoch anzusehen. Weiteres Reduzierungspotenzial für einen geringen Kraftstoffmehrverbrauch bieten hier eine bessere Niedertemperaturaktivität der Abgasnachbehandlungskomponenten, eine bessere Isolierung der Abgasanlage sowie eine Reduzierung der Motorrohemissionen. Auch Katalysatoren vor Turbolader könnten helfen, die temperaturanhebenden Maßnahmen und somit den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Darüber hinaus wurden sämtliche untersuchten Motorvarianten ökobilanziell betrachtet. Zur Bewertung der Heizmaßnahmen bezüglich ihres CO 2 -Ausstoßes wurde das Softwarewerkzeug AbSim entwickelt. Dieses Tool ermöglicht die Simulation der im Forschungsvorhaben untersuchten Abgasnachbehandlungs- 6 ZUSAMMENFASSUNG Die Untersuchungen am Pkw-Dieselmotor haben das Potenzial von inner- und außermotorischen Heizmaßnahmen aufgezeigt. Variante 2, bestehend aus NSK und DPF, veranschaulicht, wie durch das Potenzial des elektrisch beheizbaren NSK die Emissionsgrenzwerte der Euro-6-Norm eingehalten werden können. Die Vermessungen am Nfz-Motor im WHTC haben gezeigt, dass durch Heizmaßnahmen die Möglichkeit geschaffen wird, einen Motor, der für 9 BILD 5 In der Simulation genutzte Kennfelder des DOCs für dessen und CO- Umsatz aufgetragen über Raumgeschwindigkeit, Temperatur und Umsatz ( VKA)

8 NO x [g/nedc] HC [g/nedc] , 2,7 2,4 2,1 1,8 1,5 1,2,9,6,3, Variante 1 Variante 2 Variante 3 CO 2 [g/nedc] CO [g/nedc] Euro-6-Grenzen BILD 6 Ergebnisse der kumulierten Emissionen der Simulationen von Variante 1, 2 und 3 im NEFZ, der Basis und der optimierten Heizstrategie durch Anpassung der Ein-/Ausschaltgrenztemperaturen sowie deren Hysterese ( VKA) O N T H E R O A D A G A I N THE 216 AUTOMOTIVE TECHNOLOGY EUROPEAN ROADSHOW In association with ATZ MTZ The ATZ/MTZ Automotive Technology Roadshow takes place once again in March 216 visiting the Major OEM and Tier 1 Organisations across the UK and Germany. This represents an amazing opportunity to come and present your products, services and technologies on board our unique exhibition vehicle directly inside the customers premises. Bentley, Jaguar Land-Rover, Nissan, Aston Martin, Ford, Hyundai, Porsche, BMW, Delphi, TRW, Visteon, Toyota and others are all on the proposed tour list for 216. We will provide you with your Exhibition stand with graphic display, power, lighting and cupboard storage and the opportunity to have two of your personnel on the vehicle at each location on the route. So if you would like to come and meet the Design/Development/R&D Purchasing and Senior Management Personnel at some of the most strategic European Automotive Facilities then please contact us and we will send you a full information pack by return. 11I Jahrgang 91 C O N T A C T U S T O D A Y T O B O O K Y O U R S T A N D Contact John Aldridge Tel: +44 () john@dream-marketing.co.uk

9 FORSCHUNG ABGASNACHBEHANDLUNG CO [g/kwh] HC [g/kwh],14,12,1,8,6,4,2,,28,24,2,16,12,8,4, WHTC kalt WHTC warm WHTC (14 % zu 86 %) DoEoptimiert DoE + b e [g/kwh] NO x [g/kwh] 235, 23, 225, 22, 215, 21, 25, 2, 2,8 2,4 2, 1,6 1,2,8,4, DoEoptimiert Euro-6-Grenzen DoE + BILD 7 Ergebnisse der Emissionen und des Kraftstoffverbrauchs der Simulationen des kalten WHTCs mit und den Kombinationen an Heizmaßnahmen ( VKA) systeme. Zusätzlich zur Bewertung der Heizmaßnahmen sind mit diesem Tool einfache Simulations- und Optimierungsberechnungen für Abgasnachbehandlungssysteme möglich. LITERATURHINWEISE [1] N. N.: Potenziale von Ladungswechselvariabilitäten. FVV-Abschlussbericht, Vorhaben Nr. 127 [2] Maus, W.; Brück, R.; Konieczny, R.; Scheeder, A.: Der E-Kat als Thermomanagementlösung in modernen Fahrzeuganwendungen. In: MTZ 71 (21), Nr. 5, S [3] Presti, M.; Pace, L.: An alternative way to reduce fuel consumption during cold start the electrically heated catalyst. SAE , 211 [4] Brück, R.; Konieczny, R.: Thermomanagement für Niedrigstemissionskonzepte moderner Antriebe Der elektrisch heizbare Katalysator. 19. Aachener Kolloquium Fahrezug und Motorentechnik, 21 [5] Harder, H.-D.; Brugger, M.; Brück, R.: Future SCR NO x Aftertreatment Systems for Euro 6. Vortraege/211127_SCR_EU_6_Stuttgart_Harder_et.pdf, [6] Schatz, A.; Konieczny, R.: Effizientes Thermomanagement für zukünftige Motor-und Emissionskonzepte Möglichkeiten zur CO 2 Reduktion mittels be heiztem Katalysator. Vortraege/21168_E-Kat_Thermomanagement_Dresden.pdf, [7] Terres, F.; Michelin, J.; Weltens, H.: Partikelfilter für Diesel-Pkw. In: MTZ 63 (22), Nr. 7-8, S [8] Boger, T.; Rose, D.; Tilgner, I.-C.; Heibel, A. K.: Regeneration strategies for an enhanced thermal management of oxide diesel particulate filters. SAE 8PFL-51, 28 [9] N. N.: Autarke Abgasnachbehandlung für Nutzfahrzeuge, mobile Maschinen und stationäre Anwendungen. html?file=files/hjs/downloads/oem/hjs_lieferprogramm_oe_technologie.pdf [1] Peck, R. S.: Experimentelle Untersuchung und dynamische Simulation von Oxidationskatalysatoren und Diesel-Partikel. volltexte/27/2958/pdf/rpdiss.pdf, 27 [11] Brinkmeier, C. et al.: Autoabgasreinigung eine Herausforderung für die Verfahrenstechnik. In: Chemie Ingenieur Technik 77 (25), Nr. 9, S [12] Nieken, U. et al.: Katalytischer Brenner für ein wärmeintegriertes Motorabgasreinigungssystem. Technical report, Uni Stuttgart, 28 [13] Tschöke, H.; et al.: Handbuch Dieselmotoren Abgasemission von Dieselmotoren. Springer/Berlin/Heidelberg: VDI, 27, S [14] Ranalli, M.; Schmidt, S.: Dieselkraftstoffverdampfer. In: MTZ 65 (24), S [15] Reif, K.: Bosch Fachinformation Automobil Abgasnachbehandlung. Vieweg+Teubner Verlag, S , 212 [16] Kolbeck, A. F.: Untersuchungen zur CO-Emission von direkteinspritzenden Dieselmotoren. Dissertation, Aachen, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule, 212 [17] N. N.: Datenblatt Deutz TCD 7.8 DANKE Diese Arbeit ist im Rahmen des Forschungsvorhabens Nr. 198 der Forschungsvereinigung für Verbrennungskraftmaschinen e. V. (FVV) entstanden. Die Arbeiten wurden unter der Anleitung von Prof. Stefan Pischinger und Prof. Stefan Mehra durchgeführt. Beim FVV-Arbeitskreis und dessen Obmann Dipl.-Ing. Peter Hirth (Emitec) möchten wir uns für die große Unterstützung während des Vorhabens bedanken. 92 DOWNLOAD DES BEITRAGS READ THE ENGLISH E-MAGAZINE order your test issue now: springervieweg-service@springer.com

10 ÜBERNEHMEN SIE DIE POLE POSITION BEI AUTOMOBILEM WISSEN. creativea republic 215 Das ATZ emagazin. DIE SCHNELLSTE INFORMATION IST DIGITAL. Die ATZ ist seit 1898 ihrer Zeit voraus. Und mit dem englischsprachigen emagazin ist das Expertenwissen rund um automobile Technik noch schneller und internationaler geworden. Immer just-in-time. Immer klar strukturiert. Immer lesefreundlich. Hier erfahren Sie alles, was Sie über Forschung, Entwicklung und Produktion in der Automobilindustrie wissen müssen. Mit den fundierten Hintergrundinformationen ausgewiesener Experten aus Industrie und Wissenschaft schlagen Sie eine belastbare Brücke zwischen Theorie und Praxis. Testen Sie jetzt kostenlos unter: 11I Jahrgang 93