Vergleichende Untersuchungen von frischen und gealterten Katalysatoren in Diesel-Abgasnachbehandlungssystemen und der Einfluss von NO₂ auf den NOₓ-Umsatz

Autoren

V. Schallhart MSc, T. Steiner MSc, PD Dipl.-Ing. Dr.techn. L. Möltner, Management Center Innsbruck;
M. Hohensinner MSc, MSConsulting, Sistrans;
Dipl.-Ing. L. Flicker, Technische Universität Wien

Jahr

2020

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 813

Zusammenfassung

Die selektive katalytische Reduktion (SCR) von Stickoxiden (NO_x) ist eine vielversprechende Technologie, um geforderte Schadstoffgrenzwerte von dieselbetriebenen Fahrzeugen einhalten zu können. Aufgrund der Positionierung des SCR-Katalysators im Abgasnachbehandlungssystem, nach dem Oxidationskatalysator und dem Dieselpartikelfilter, wird die Effizienz infolge der relativ langen light-off-Phase nach Motorstart limitiert. Als weitere Herausforderung gilt das Halten der light-off-Temperatur während des Betriebs. Insbesondere bei Stadtbussen wird das Erreichen und Halten der Katalysatortemperatur über light-off infolge der vielen Betriebspunkte mit geringer Leistung erschwert. Ein Ziel dieser Forschungsaktivität ist die experimentelle und numerische Untersuchung des thermischen Verhaltens und der NO_x-Reduktion von SCR-Katalysatoren für unterschiedliche Fahrprofile von Stadtbussen. Die realen Fahrprofile der Buslinien wurden mit GPS-Datenlogger aufgenommen und decken Lastkollektive repräsentativ für den regulären Stadtverkehr sowie für Buslinien mit einem erhöhten Mittelgebiergsanteil ab. Die Abgaseigenschaften und der NO_x-Umsatz der verschiedenen Zeolith-Katalysatoren wurden am Motorprüfstand bestimmt. Diese Informationen dienten als Eingangsparameter für ein experimentell validiertes numerisches Berechnungsmodell, welches in der Lage ist, den Temperaturverlauf über die gesamte Abgasnachbehandlungsanlage und den NO_x-Umsatz zu beschreiben. Ein weiteres Ziel ist, die Unterschiede hinsichtlich des NO_x-Umsatzes für die Zeolith basierten Katalysatoren inklusive des vorgelagerten DOC-Katalysators in verschiedenen Alterungszuständen zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen signifikante Unterschiede in Bezug auf NO_x für die verschiedenen Fahrzyklen und Zeolith-Katalysatoren. Zusammengefasst stellt die entwickelte Methodik eine effiziente Hilfestellung zur Evaluierung von NO_x während realer Fahrzyklen dar und erlaubt die Auswahl des am geeignetsten Katalysators für das individuelle Fahrprofil.