NOₓ freies Abgas. Der Schlüssel liegt in der AdBlue Dosierung. Vortrag von Kevin Coordts & Michael Gasow

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Dennis Arnold
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1 NOₓ freies Abgas Der Schlüssel liegt in der AdBlue Dosierung Kolbenmaschinen WS 2015/16 Prof. Dr.-Ing. Gheorghiu Vortrag von Kevin Coordts & Michael Gasow

2 Inhalt Einführung Stand der Technik Konzept Oxidationskatalysator und Reduktionsmittelzugabe vor der Turbine Ergebnisse Fazit 2

3 Einführung Ozon, NOₓ und Feinstaub sind die gefährlichsten Substanzen in der Luft verantwortlich für mehr als vorzeitige Todesfälle in Europa SCR Technologie zur nachmotorischen NOₓ Reduktion (SCR = selektive katalytische Reduktion) Herausforderungen: niedrige NOₓ Emissionen synchron mit minimalen CO₂ Emissionen sinkende Abgastemperaturen knapper Bauraum der Abgasnachbehandlung 3

4 Einführung Was ist? AdBlue ist ein zusätzlicher Betriebsstoff für Dieselfahrzeuge mit SCR-Katalysator AdBlue ist eine 32,5-prozentige Lösung von Harnstoff in demineralisiertem Wasser die Qualität von AdBlue wird von den Normen DIN und ISO 22241/1 spezifiziert Thermolyse des Harnstoffs: (NH₂)₂CO NH₃ + HNCO anschließende Hydrolyse: HNCO + H₂O NH₃ + CO₂ Selektive Katalytische Reduktion (Standard-SCR): 4NO + 4NH₃ + O₂ 4N₂ + 6H₂O 4

5 Einführung Drei Konzepte zur Abgasnachbehandlung 1. Komponente die NOₓ bei niedrigen Temperaturen speichern kann und im SCR Betriebsfenster wieder desorbiert 2. Die Anhebung der Abgastemperatur 3. Oxidationskatalysator, Eindosierung des Reduktionsmittels und des SCR Katalysator dicht an der Verbrennung (vor dem Turbolader) 5

6 Stand der Technik - Universal Decomposition Pipe UDP Aufbau des Universal Decomposition Pipe UDP 6

7 Stand der Technik - Universal Decomposition Pipe UDP Einfluss verschiedener UDP Konfigurationen auf die maximale ablagerungsfreie HWL Dosiermenge und das NOx Reduktionspotential 7

8 Stand der Technik - CompactCat mit Gegenstrom Eindüsung Aufbau eines CompactCat Systems mit Gegenstrom Einspritzung 8

9 Stand der Technik - CompactCat mit Gegenstrom Eindüsung Verteilung der NH₃ Konzentration [ppm] bei verschiedenen Lastpunkten 9

10 Oxidationskatalysator und Reduktionsmittelzugabe vor Turbine SCR - Randbedingungen und Betriebsparameter NOₓ-Konvertierung nach Alterung (64 h bei 750 C) mit moderner Cu-Zeolith- Beschichtung bei einem Verhältnis NO₂ / NOₓ von 50 % 10

11 Oxidationskatalysator und Reduktionsmittelzugabe vor Turbine Konischer Oxidationskatalysator (Vol. 0.5 bis 1l) als Pre Turbo Cat (PTC) Abgaskrümmer, PTC und Turbine im kompakten Einbau. 11

12 Oxidationskatalysator und Reduktionsmittelzugabe vor Turbine Temperatur vor Oxidationskatalysator und Emissionseffektivität im NEFZ. Vergleich Serien- und Vorturbolader-Katalysator 12

13 Oxidationskatalysator und Reduktionsmittelzugabe vor Turbine Die verschiedenen untersuchten Abgassystemkonfigurationen an einem 2.0 l Dieselmotor mit Euro 5 Emissionstand und einer Leistung von 110 kw 13

14 Ergebnisse NOₓ-Konvertierung in LP1 (T nach Turbine = 180 C, n = 1170 rpm, pme = 2,14 bar) mit Alpha = 1 und 1,2 Links NOₓ-Emissionen in LP2 (T nachturbine = 392 C, n = 1750 rpm, pme = 6,93 bar) in Abhängigkeit von Alpha mit CLD gemessen. Rechts Ammoniak- Durchbruch mit NOₓ-Sensor gemessen. 14

15 Ergebnisse NOx-Konzentrationen und -Konvertierung für Pre Turbo Plus und Standard in LP2 (TnachTurbine = 392 C, n = 1750 rpm, pme = 6,93 bar) mit und ohne AGR und in Abhängigkeit von Alpha. 15

16 Ergebnisse Light-Off Verhalten als Funktion der DOC Position im Motor-Sweep-Test (n=1500 U/min; pme von 0 bis 6 bar) 16

17 Ergebnisse Abgastemperaturen und Dosierfreigabe der Varianten im NEFZ 17

18 Ergebnisse HC- CO- und NOₓ-Umsatzraten im NEFZ 18

19 Ergebnisse Akkumulierte NOₓ-Emissionen im NEFZ über die SCR Katalysatortemperatur für die Standard und Pre-Turbo Plus Variante und NOₓ-Light-Off-Kurven zur Bewertung des Potenzials 19

20 Fazit Zusammenfassung NEFZ Ergebnisse und Potenzial für Pre- Turbo Systeme 20

21 Fazit Vergleich des Kraftstoffverbrauchs und CO₂- Emissionen für das Abgassystem Pre Turbo Plus im Vergleich zum Standardsystem im NEFZ 21

22 Wir danken für Ihre Aufmerksamkeit 22

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