Gerhard Emmerling MAN-Nutzfahrzeuge Vortrag anläßlich des Fachforums des VDA zur EURO-Cargo am in Köln

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1 Technik zur Erfüllung der Emissionsanforderungen Gerhard Emmerling MAN-Nutzfahrzeuge Vortrag anläßlich des Fachforums des VDA zur EURO-Cargo am in Köln

2 Inhaltsangabe 1. Innermotorische Maßnahmen zur Emissionsreduzierung 1.1. Ergebnisse der letzten 20 Jahre 1.2. Weiteres Potenzial 2. Möglichkeiten zur Senkung der Stickoxid- und Partikelemissionen Abgasrückführung und Partikelabscheider Selektive catalytische Reduktion der Stickoxide(SCR) 3. Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch 4. Vor- und Nachteile für den Betreiber 2

3 Inhaltsangabe 1. Innermotorische Maßnahmen zur Emissionsreduzierung 1.1. Ergebnisse der letzten 20 Jahre 1.2. Weiteres Potenzial 2. Möglichkeiten zur Senkung der Stickoxid- und Partikelemissionen Abgasrückführung und Partikelabscheider Selektive catalytische Reduktion der Stickoxide(SCR) 3. Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch 4. Vor- und Nachteile für den Betreiber 3

4 Verbrennungsentwicklungsschritte Partikel in g/kw h 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 EURO 3 EURO 5 EURO 4 Motor- Weiterentwicklung EURO 2 EURO EURO Cargo, NOx Köln in g/kwh bei G. Emmerling, ESC MTVN

5 Motorentwicklungsschritte zur Darstellung der Abgasgrenzwerte Partikel in g/kwh 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 EURO 0 Aufladung, Verbrennungsoptimierung höherer Einspritzdruck Ladeluftkühlung, Verbrennungsoptimierung Lochanzahl Düse erhöht EDC, höherer Einspritzdruck EURO 5 EURO 3 EURO 4 EURO 2 EURO NOx in g/kwh bei ESC 5

6 Motorentwicklungsschritte zur Darstellung der Abgasgrenzwerte Partikel in g/kw h 0,15 0,1 0,05 0 EURO 2 Höhere Einspritzdrücke elektronische Spritzbeginnregelung mehr Düsenlöcher Brennraumoptimierung EURO 3 interne Abgasrückhaltung oder externe, gekühlte Abgasrückführung EURO 5 EURO NOx in g/kwh bei ESC 6

7 Inhaltsangabe 1. Innermotorische Maßnahmen zur Emissionsreduzierung 1.1. Ergebnisse der letzten 20 Jahre 1.2. Weiteres Potenzial 2. Möglichkeiten zur Senkung der Stickoxid- und Partikelemissionen Abgasrückführung und Partikelabscheider Selektive catalytische Reduktion der Stickoxide(SCR) 3. Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch 4. Vor- und Nachteile für den Betreiber 7

8 Common Rail System für Nutzfahrzeugmotoren 8

9 Gekühlte Abgasrückführung am MAN - Motor Motor AGR-Ventil AGR-Kühler Luftfilter Druckspitzenventile Ladeluftkühler 9

10 Niederdruck-AGR-System Ansaugrohr Motor Ladeluftkühler Turbine Verdichter CRT-System AGR-Ventil AGR-Kühler 10

11 Inhaltsangabe 1. Innermotorische Maßnahmen zur Emissionsreduzierung 1.1. Ergebnisse der letzten 20 Jahre 1.2. Weiteres Potenzial 2. Möglichkeiten zur Senkung der Stickoxid- und Partikelemissionen Abgasrückführung und Partikelabscheider Selektive catalytische Reduktion der Stickoxide(SCR) 3. Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch 4. Vor- und Nachteile für den Betreiber 11

12 Dieselmotor: Wege zu Euro 4 und Euro 2 innermotorische NO x -Reduzierung Partikel [g/kwh] 0.1 Euro 3 Abgasseitige Partikelreduzierung Gekühlte AGR Verbrennungsoptimierung innermotorische Partikelreduzierung Euro 5 Euro 4 Abgasseitige NO x -Reduzierung NO x [g/kwh] 12

13 Continuously Regenerating Trap (CRT ) Funktionsweise CRT : registered Trade Mark of Johnson Matthey Rohabgas Oxi- Kat Partikel- Filter Oxidations - Katalysator Partikel-Filter 2NO + O 2 < _ > 2NO 2 2CO + O 2 2CO 2 CH x + O 2 2CO 2 + H 2 O C + 2NO 2 CO 2 + 2NO Randbedingungen: Schwefelgehalt im Dieselkraftstoff max. 10 ppm Abgastemperatur zur Regeneration o C für akzeptable Reaktionsgeschwindigkeiten min. 280 o C Verwendung aschearmer Motoröle 13

14 Ölascheaufbau im Filter 14

15 CRT-Filter - Überwachung und aktive Regeneration Abgasdifferenzdruck Abgastemperatur Ladelufttemperatur CRT-Steuergerät! Warnsymbol Eingriff im EDC- Steuergerät AGR CAN Spritzbeginn EDC Saugrohr Verdichter AGR-Kühler AGR-Ventil Auspuff Turbine Motor- Stau- Klappe CRT 15

16 Wege zur Erfüllung von EURO 4/5 0.2 Euro 2 Partikel [g/kwh] 0.1 Euro 3 Abgasseitige Partikelreduzierung Motor-Weiterentwicklung Euro 4 (2005) Euro 5 Abgasseitige NO x -Reduzierung NO x [g/kwh] 16

17 PM-KAT : Zweiteiliger Aufbau V P V Voroxidations-Platinkat: : 2NO + O 2 2NO 2 P Rußpartikelabscheider: C+2NO 2 CO 2 + 2NO C+ O 2 CO 2 17

18 Abscheideeffizienz und Partikelgröße % Last 75% Last 50% Last 25% Last Abscheideeffizienz Bereich, der wegen Gefährdung der Gesundheit z. Z. diskutiert wird. Drehzahl B (1800min -1 ) Messung mit SMPS elektrischer Mobilitätsdurchmesser [nm] 18

19 Inhaltsangabe 1. Innermotorische Maßnahmen zur Emissionsreduzierung 1.1. Ergebnisse der letzten 20 Jahre 1.2. Weiteres Potenzial 2. Möglichkeiten zur Senkung der Stickoxid- und Partikelemissionen Abgasrückführung und Partikelabscheider Selektive catalytische Reduktion der Stickoxide(SCR) 3. Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch 4. Vor- und Nachteile für den Betreiber 19

20 GDK - SINOx - System (Funktionsschema) Abgas Mischer Katalysatormodul (200cpsi) Düse Entnahmeleitung, Kabelbaum Motorkühlwasser Dosierung ECU Emulgierleitung Harnstoffwasser 20

21 GD-Kat (V/H-RO)-System V H V R O V-Kat H-Kat Voroxidation Harnstoffzersetzung R-Kat SCR-Reduktion + O-Kat NH 3 -Oxidation Rußoxidation 21

22 Inhaltsangabe 1. Innermotorische Maßnahmen zur Emissionsreduzierung 1.1. Ergebnisse der letzten 20 Jahre 1.2. Weiteres Potenzial 2. Möglichkeiten zur Senkung der Stickoxid- und Partikelemissionen Abgasrückführung und Partikelabscheider Selektive catalytische Reduktion der Stickoxide(SCR) 3. Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch 4. Vor- und Nachteile für den Betreiber 22

23 Auswirkung des Abgasnachbehandlungssystems auf den Verbrauch % ohne AGR + Filter SCR Probleme: System- Kosten Platzbedarf Betriebskosten (AdBlue) EURO 3 EURO 4 EURO 5 Quelle: ACEA 23

24 Inhaltsangabe 1. Innermotorische Maßnahmen zur Emissionsreduzierung 1.1. Ergebnisse der letzten 20 Jahre 1.2. Weiteres Potenzial 2. Möglichkeiten zur Senkung der Stickoxid- und Partikelemissionen Abgasrückführung und Partikelabscheider Selektive catalytische Reduktion der Stickoxide(SCR) 3. Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch 4. Vor- und Nachteile für den Betreiber 24

25 Auswirkungen des Abgasnachbehandlungssystems für den Betreiber SCR-System - Infrastruktur für und Betankung von AdBlue nötig Abgasrückführung und PM-Kat - keine Abgasrückführung und Partikelfilter - hoher Serviceaufwand für Überwachung und Reinigung 25

26 ENDE Danke für Ihre Aufmerksamkeit! MAN Nutzfahrzeuge AG Motor-Vorentwicklung, Abgasnachbehandlung (MTVN) Vogelweiher Strasse Nürnberg 26