Dosierkomponenten für SCR-Systeme

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1 Serienentwicklung und -Herstellung von innovativen Systemen und Komponenten für die Automobilindustrie Dosierkomponenten für SCR-Systeme Version: scr_0507_1

2 Der innovative, weltweite Entwicklungspartne Inhalt Hilite-SCR-System 2 Emission standards 3 Trade-off 4 Chemical Processes in the SCR-System 4 SCR-Components Gen1- Air-Assisted 5 SCR-Components Gen 2 - Liquid Only 6 Spray of the Dosing System Gen 2 6 Simulation 7 Test Potentials 7 Features SCR-System 7 Vorwort Um Benzinverbrauch, NOx, CO und Partikelemissionen auch im Hinblick auf die zukünftigen, noch strengeren Anforderungen der Abgasgrenzwerte in USA, Europa und Japan für schwere LKW zu erfüllen, müssen die Hersteller Abgasreinigungssysteme einsetzen. Hydraulik-Ring entwickelt und fertigt in Serie seit vielen Jahren Dosiersysteme und Komponenten für Abgasreinigungssysteme, die nach dem SCR-Prinzip arbeiten. Komponenten von Hydraulik-Ring sind seit Jahren im Serieneinsatz erprobt. Die Anforderungen an Dosiersysteme in Bezug auf Baugröße, Dosiergenauigkeit und Kosten, steigen immer weiter. Mit Hilite / Hydraulik-Ring haben Sie einen Partner der Ihnen auch für diese Anforderungen innovative Lösungen bietet.

3 r und Serienlieferant der Automobilindustrie Emissionsgrenzwerte Der Strassenverkehr ist zu einem erheblichen Anteil Mitverursacher des weltweiten Klimawandels. Besonders die schweren Nutzfahrzeuge verursachen über 50% der Partikel- und Stickoxidemissionen im Strassenverkehr. Speziell Dieselmotoren emittieren acht bis zehn mal mehr Stickoxide als Benzinmotoren und obwohl sie im Schnitt 20-25% weniger durstig sind und damit weniger CO 2 (-11%) ausstoßen, hebt sich dieser positive Effekt durch den Ausstoß an Feinstaub (Ruß) sowie Stickoxiden (NOx) wieder auf. Darauf haben die Gesetzgeber in den letzten Jahren reagiert und die Emissionsgrenzwerte insbesondere für dieselbetriebene Fahrzeuge verschärft.? Bezeichungen in diesem Heft: SCR g/bhp-hr g/kwh HC NOx PM AdBlue EGR DPF = Selektive Katalytische Reduktion = grams per brake horsepower-hour = Gramm pro Kilowattstunde = Kohlenwasserstoff = Stickstoff = Feinstaub / Partikel = 32,5% ige Harnstoff- Wasser-Lösung = Abgasrückführung = Diesel-Partikelfilter

4 Der innovative, weltweite Entwicklungspartne Durch innermotorische Maßnahmen lassen sich Kraftsoffverbrauch und Partikel reduzieren, dann aber steigt der Anteil der Stickoxide. Den Diesel sauber zu bekommen, ist ab Euro 5, nur durch eine Abgasnachbehandlung möglich. Bei der Abgasnachbehandlung werden Feinstaub und NOx reduziert. Wenn im umgekehrten Fall die NOx Emissionen durch innermotorische Maßnahmen gesenkt werden z.b. durch EGR (Abgasrückführung) was ein Abkühlen der Verbrennungstemperatur bewirkt, steigt der Anteil der Partikel sowie der Kraftstoffverbrauch. Mit dem SCR-System wurde dieser Zielkonflikt so gelöst, daß trotz Senkung von PM und NOx auch der Kraftstoffverbrauch sinkt. Zielkonflikt Chemische Vorgänge beim SCR-System Wege um die entsprechenden Emissionsgrenzwerte zu erreichen Beim SCR-Verfahren (Selektive Katalytische Reduktion) reagiert Ammoniak, in einem speziellen SCR-Katalysator, bei entsprechender Temperatur, mit den Stickoxiden im Abgas. Da Ammoniak in reiner Form ein gefährlicher Stoff ist, wird beim SCR-Verfahren eine 32,5 %ige wässrige Harnstofflösung (AdBlue ) vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang eingespritzt. Durch eine Hydrolysereaktion wird der Ammoniak freigesetzt und kann im SCR-Katalysator mit den Stickoxiden reagieren. Die Hydrolyse ist die Spaltung einer chemischen Verbindung durch Reaktion mit Wasser. Dabei wird ein Wasserstoffatom an das eine Spaltstück abgegeben, der verbleibende Hydroxylrest an das andere Spaltstück gebunden. Die Menge des eingespritzten Harnstoffs ist von der motorischen Stickoxidemission und damit von der momentanen Drehzahl und dem Drehmoment des Motors abhängig, deshalb ist es nötig, diesen Einspritzvorgang genau zu steuern.

5 r und Serienlieferant der Automobilindustrie SCR-Komponenten Gen1- Air Assisted Beim Dosiersystem der ersten Generation wird AdBlue mittels einer Pumpe zur Dosiereinheit gepumpt. Dort wird das AdBlue abhängig von Temperatur- und Druckverhältnissen über ein Einspritzventil in eine Leitung dosiert, in der sie durch einen beschleunigten Luftstrom als Aerosol zur Einspritzdüse im Abgasstrom transportiert wird. Das System eignet sich für gesteuerte Konzepte, vor allem in Fahrzeugen mit Druckluftanlagen. Schematische Darstellung SCR-System Gen1 mit Druckluftunterstützung Applikation der Komponenten Versorgungseinheit Dosiereinheit Seit 2005 bereits 1000-fach in Serie

6 Der innovative, weltweite Entwicklungspartne SCR-Komponenten Gen 2 - Liquid Only Dosiersysteme der 2. Generation arbeiten ohne Druckluftunterstützung. Das besondere Merkmal ist die exakte Dosierung in den Abgasstrahl mittels eines definierten Sprayverhaltens. Dadurch ist das System auch in der Lage in Regelkreisen noch präziser zu arbeiten. Die gesetzlichen Anforderungen steigen, die Packagegrößen können nicht mehr größer werden (Tank, AdBlue Tank, Aggregate, Katalysatoren, Partikelfilter etc.) das bedeutet, daß die Bauräume kleiner werden, die Hydrolysestrecke wird kürzer die Form der Hydrolysestrecke wird anders etc. Hilite ist in der Lage diese Faktoren zu berücksichtigen und sein System an die jeweiligen Randbedingungen anzupassen. Versorgungseinheit Dosiereinheit Spraybild des Dosiersystems Gen 2 Sprühvorgang Start Sprühphase Sprühvorgang Ende Exaktes Spray (Tröpfchengrößen von < 27 µm) ist entscheidend für die Hydrolyse (weiteres Verdampfen und Spaltung in Ammoniak und CO 2 ), so, daß das Ammoniak im Katalysator reagieren kann. Feines Spray bringt gute Umsatzraten (Anteil der Stickoxidreduktion), aber auch die Menge ist entscheidend, sonst verschlechtern sich die Umsatzraten und der Ammoniakschlupf wird zu groß.

7 r und Serienlieferant der Automobilindustrie Simulation Mit Hilfe der Simulation kann das System optimal auslegt und virtuell appliziert werden. So kann z.b. der optimale Einspritzpunkt und der optimale Einspritzwinkel ermittelt werden. Strömungsverhalten Verhalten der Tröpfchen in der Hydrolysestrecke Versuchsmöglichkeiten Sprayverteilung Hydraulik-Ring ist mit modernsten Versuchseinrichtungen ausgestattet: Klimakammern für sämtliche Hitzeund Frosttests Dauerlaufprüfstände für Pumpen, Ventile und Aktuatoren Rüttelprüfstände um die Prüflinge in alle Richtungen mit maximalen g-kräften zu belasten Heißgasprüfstand um das genaue Verhalten der Komponenten am Auspuff zu testen Komponentenprüfstände Malvern Spray Analyzer zur exakten Messung der Tröpfchengröße Verhältnis der Tröpfchengröße zu einem Haar Klimakammer Komponentenprüfstände Prüfstand zur Messung der Tröpfchengröße Merkmale SCR-System sehr kleine Tröpfchengröße optimale angepasste Verteilung hochpräzise Dosiermenge hochdynamische Anpassung an die Motorbetriebszustände robustes System Serienerfahrung durch 1000-fachen täglichen Serieneinsatz.

8 Motoranwendungen Getriebeanwendungen Komponenten für Emissionssysteme Ventile - info@hydraulik-ring.de Europazentrale Werk Marktheidenfeld: Am Schlossfeld Marktheidenfeld Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Werk Nürtingen: Weberstr Nürtingen Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Werk Seckach: In der Au Seckach Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Sales Office in USA: 2701 Cambridge Court Suite 218 Auburn Hills, Mi Tel.: Fax: