Systemansatz für ein Fahrzeug mit Benzindirekteinspritzung und Partikel Filter im RDE

Autoren

Dr. E. Achleitner, Dipl.-Ing. H. Frenzel, Dipl.-Ing. J. Grimm, Dr. O. Maiwald, Dr. G. Rösel, Dipl.-Ing. P. Senft, Dr. H. Zhang, Continental, Regensburg

Jahr

2018

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 807

Zusammenfassung

Moderne Fahrzeuge müssen sehr anspruchsvolle Ziele hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen für die Real Driving Emissionsgesetzgebung (RDE) bei erweiterten Umgebungsbedingungen (z. B. Umgebungstemperatur, Höhenlage) erfüllen. Der Übergang vom New European Driving Cycle (NEDC) zu dem dynamischeren Worlwide harmonized Light duty vehicles Test Procedure (WLTP) bis hin zum RDE erfordert die Einhaltung der Emissionen im gesamten Kennfeld- und Temperaturbereich. Zur sicheren Einhaltung der Partikelgrenzwerte wird der Gasoline Partikelfilter (GPF) in Zukunft bei fast allen Fahrzeugen eingesetzt werden.
Auch beim Einsatz eines GPF ist es ein vorrangiges Entwicklungsziel, die Partikelanzahl (PN)-Rohemission zu senken. Deutliche Zusatzanforderungen resultieren aus der Beherrschung des kalten Motorbetriebs mit erweiterten Temperaturgrenzen bis -7 °C. Die verwendete 350 bar Einspritztechnologie und die Anpassung des Injektors an das Brennverfahren sowie eine sorgfältige Applikation der Parameter innerhalb des Motorsteuergerätes tragen wesentlich zur Verringerung der PN-Rohemissionen bei. Der hochtransiente Fahrbetrieb setzt eine präzise und robuste Steuerung des Verbrennungsprozesses im gesamten Kennfeldbereich voraus. Die Einhaltung des stöchiometrischen Motorbetriebs ist Voraussetzung zur Erreichung der Grenzwerte für die gasförmigen Emissionen und reduziert die PN-Emissionen.
Die Regenerierung des GPF bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten ist vor allem bei der Anordnung des GPF in Unterflurposition eine Herausforderung. In diesem Beitrag wird ein System dargestellt, welches die Regenerierung des GPF auch bei geringen Fahrgeschwindigkeiten und gleichzeitig niedrigen gasförmigen Emissionen ermöglicht. Dieses System zur GPF-Regeneration dient darüber hinaus als neuartiges Tankentlüftungssystem. Damit ist eine schnelle und robuste Bestimmung der HCKonzentration der Spülgase sowie eine Erhöhung der Spülrate darstellbar, welche für Hybridfahrzeuge und wirkungsgradoptimierte Verbrennungsmotoren erforderlich ist. Die Vernetzung der Fahrzeuge untereinander und mit der Verkehrsinfrastruktur wird in Zukunft einen weiteren Beitrag zur Verbrauchs- und Schadstoffverminderung sowie zur Komforterhöhung leisten. Der Verkehrsfluss und die Topologie der vorausliegenden Fahrstrecke kann in der Regenerationsstrategie des GPF in Zukunft berücksichtigt werden, um Emissionen und Kraftstoffverbrauch zu reduzieren.
Der Beitrag präsentiert das Zusammenwirken zwischen innermotorisch niedrigen Rohemissionen und hocheffizienter Abgasnachbehandlung sowie einem neu entwickelten Tankentlüftungssystem.