Emissionsfortschritte durch Einspritzsysteme und Abgasnachbehandlung Möglichkeiten zur NO x -Reduktion

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Inken Ritter
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1 Emissionsfortschritte durch Einspritzsysteme und Abgasnachbehandlung Möglichkeiten zur NO x -Reduktion Michael Krüger DS/ENT Entwicklung Technologie Martin Strobel DS/EAS Entwicklung Abgasnachbehandlung 1

2 Inhalt Umweltanforderungen an an Dieselfahrzeuge Zukünftige Technologiepakete Maßnahmen zur zur NO- NO-und NO NO -Emissionsreduzierung 33 NO NO -Immissionen -- Erforderliche NO NO x -Reduktion x 44 Zusammenfassung

Zukünftige Anforderungen an Dieselmotoren Umwelt Verbrennungsprozeß

-50% EU EU 4 4 EU EU 6 6 NOx: NOx: -68% -68% Partikel: Partikel: -8%

154 154 01: 01: 130 130 (-16%) (-16%) 00: 00: 95 95 (-38%) (-38%) NO

3 Zukünftige Anforderungen an Dieselmotoren Umwelt Verbrennungsprozeß EU EU IV IV EU EU VI VI NOx: NOx: -89% -89% Partikel: Partikel: -50% -50% EU EU 4 4 EU EU 6 6 NOx: NOx: -68% -68% Partikel: Partikel: -8% -8% CO CO 13 CO CO -Reduzierung -Reduzierung (Pkw) (Pkw) 008: 008: : 01: (-16%) (-16%) 00: 00: (-38%) (-38%) NO x 0,06 NO x CO -& NO x -Reduzierung Optimierung Gesamtsystem notwendig 3

4 NO x NO Key Enabler - Einspritz-/Luftsystem & NO x -ANB Einspritzdruck [bar].400 EU6 Verbrennungsprozeß EU6 & 50% denox EU6 ohne denox BOSCH Piezo-Injektor Magnetventil-Inj. EU5 Verbrennungsprozeß Kraftstoffverbrauch [%] HEUTE 1 EU5 EU6 EU5 & 50% denox Studie Hohe Hohe Einspritzdrücke: EU6-Verbrennungsprozeß Niedrige Niedrige NO NO x -Emissionen x -Emissionen in in weiten weiten Teilen Teilen des des Motorkennfeldekennfeldes Motor- Hohe Hohe spezifische spezifische Leistung Leistung für für weiteres weiteres "Downsizing" "Downsizing" + NO NO x -ANB: x -ANB: Entspannung Entspannung Zielkonflikt Zielkonflikt CO CO vs. vs. NO NO x x Zusätzlicher Zusätzlicher Freiheitsgrad Freiheitsgrad 4

5 Diesel-Technologiepakete - "CO Reduktion" CO Reduktionspotenzial Paket Technologie Pkw *) Kraftstoffverbrauch im NEFZ 1), l/100km 5,4 4, 3,9 3,6 3, D0 = Basis Common Rail Einspritzung, Turboaufladung.0 l 340 Nm CO -Emission D0 11 D1 -% EU CO -Gesetzgebung ab D -7% 97 D3-33% Vorschlag ab D3H -40% D1 D D3 + optimierte Verbrennung + Start/Stop System + Thermo-Management + Downsizing + NO x -ANB (aktive Abgasnachbehandlung) + Reduzierung Zylinderanzahl (4 3 Zylinder) 1.6 l 340 Nm 1.6 l 340 Nm 1. l 90 Nm Euro 5 Euro 6 Diesel-Hybrid D3H + Hybrid Batterie 1 kwh, E-Motor 5 kw 1. l Nm 1): NEFZ = Neuer Europäischer Fahrzyklus, Potenzial ohne Fahrzeugmaßnahmen *): Kompaktklasse, 1400 kg, 100 kw Diesel zeigen deutliches CO -Minderungspotenzial bis zu 40% 5

6 NO- und NO -Emissionsminderung - Diesel Pkw NO x 0,8 0,4 0,0 0,16 0,1 0,08 0,04 0,00 100% 100% -75% -48% -73% -96% -98% 100% 100% -59% -40% -80% -85% -98% 100% 100% -66% NO [] NO [] -44% -77% -89% -98% innerorts außerorts kombiniert Nr Stufe ANB Technologie 1 EU4 Serie EU4 Serie 3 EU EU6 014 DOC DPF DOC DPF DOC DPF DOC DPF SCR oder NSC DPF Pt Pt - /Rh 005 ANB modifiziert Demo- Fzg. Demo- Fzg. mit NO x -ANB Fahrzyklus: NEFZ, alle Fahrzeuge M1, ca km Katalysatorbeschichtung mit Pd deutliche NO -Minderung von 75% zusätzliche NO x -ANB NO -Minderung von 98% ggü. EU4 Pt: Pd: Rh: Platin-Beschichtung Palladium-Beschichtung Rhodium-Beschichtung DOC: DPF: SCR: NSC: Diesel-Oxidations-Katalysator Diesel-Partikelfilter Selektive katalytische NOx Reduktion NOx-Speicher-Katalysator 6

7 NO x -/NO -Immission - Status "hot spots" Verkehrsstationen "hot spots" NO NO [µg/m 3 ] NO -Immissions Grenzwert ab 010 Jahresmittelwert max. 40 μg/m 3 Quelle: LANUV NRW Trotz NO x -Reduktion an Verkehrs "hot spots" kein Rückgang der NO -Immission 7

8 NO und NO - Von der Emission zur Immission Emission Verkehr NO NO NO NO Atmosphärenchemie Photolyse: h NO NO + O NO NO + O 3 3 Ozonabbau: NO NO + O 3 3 NO NO + O Weitere luftchem. Reaktionen: NO-Abbau NO NO -Bildung Immission Meßstelle NO NO -Hintergrund NO NO -Verkehr Photochemische Prozesse erlauben keine direkte meßtechnische verursachergerechte Quellenzuordnung für NO und NO 8

9 Arbeitshypothese: NO x -Globalansatz NO [µg/m 3 ] NO -Immissionen (Land, Stadt, Verkehrs "hot spots") Referenzjahr 005 max. NO 010 Hintergrund Verkehrsbeitrag 005 erford. Red. -65% NO x [µg/m 3 ] als NO Datenquelle: LUBW BaWü, HLUG Hessen, LANUV NRW Reduzierung des verkehrsverursachten NO x um 65% ggü. 005 erforderlich 9

10 NO x -Emissionen in Deutschland inkl. Prognose * NO x Emissionen t /( km x Jahr) Referenzjahr Sonstige Busse + SNfz Pkw + LNfz -65% 01 Zielwert aus: NO x -Globalansatz Fahrzeuge [Mio.] Pkw/LNfz Diesel Euro 6 Euro 5 Euro 4 Euro 3 Euro Euro 1 Konv. *Datenquelle: IFEU/BOSCH TREMOD 4 inkl. Einführung Euro 5 und Euro 6, Prognosewerte von 007 "Natürliche" Flottenerneuerung nicht ausreichend für 65% NO x -Reduktion in 010 bzw. 015 (Basis 005) 10

11 Szenario: Euro 6 für Dieselfahrzeuge in 010/015 NO x Emissionen t / (km x Jahr) Basis 010 Progn. EU6 Szenario 015 Zielwert aus: NO x -Globalansatz Progn. EU6 Szenario Sonstige Busse + SNfz Pkw + LNfz EU6 EU6 Szenario 010/015 Resultierende Resultierende NO NO x -Emission x -Emission für: für: Alle Alle Dieselfzge. Dieselfzge. = = Euro Euro 6 6 (Pkw+LNfz, (Pkw+LNfz, Busse+SNfz) Busse+SNfz) Restliche Restliche Fahrzeuge Fahrzeuge gemäß gemäß Emissionsprognose* Emissionsprognose* *Datenquelle: IFEU/BOSCH TREMOD 4 inkl. Einführung Euro 5 und Euro 6, Prognosewerte von 007 Euro 6 für Pkw und Nfz ist langfristig zielführend Zielwert in 010 min. 50% NO x -Reduzierung ggü. Prognose erforderlich 11

12 Zusammenfassung Dieselmotoren leisten leisten auch auch zukünftig einen einen erheblichen Beitrag Beitrag zur zur CO CO -Minderung Vorteile bei bei Einsatz Einsatz von von NO NO x -Abgasnachbehandlung: x Entspannung Entspannung des des Zielkonflikts Zielkonflikts CO CO vs. vs. NO NO x x Überproportionale Überproportionale Absenkung Absenkung von von direkten direkten NO NO -Emissionen -Emissionen Technologie Technologie in in der der Generation Generation verfügbar verfügbar und und in in der der Weiterentwicklung Weiterentwicklung Die Die Einführung von von Euro Euro 6 für für Pkw Pkw und und Nfz Nfz führt führt zu zu deutlicher Reduzierung der der NO NO x -Emissionen x --NO NO und undno Die Die NO NO -Immissionsziele sind sind aus aus heutiger Sicht Sicht bei bei hoher hoher Durchdringung mit mit Euro Euro 6 Fahrzeugen erreichbar Eine Eine alleinige Reduzierung direkter direkter NO NO Durch- -Emissionen --ohne ohne Absenkung des des Gesamt-NO x -Niveaus x --ist ist nicht nicht zielführend 1

13 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 13

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