Darstellung extrem niedriger NOx-Emissionen an einem Heavy Duty Truck durch Einsatz einer anteilig motornahen Abgasanlage und optimierter Abgasnachbehandlungsstrategie

Autoren

Dr. P. Mendoza Villafuerte, Dr. J. Demuynck, D. Bosteels MSc MBA, AECC, Brüssel; Dipl.-Ing T. Wilkes, Dr. L. Robb, Dr. M. Schönen, FEV GmbH, Aachen:

Jahr

2021

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Ausgehend von den Technologien, die zur Einhaltung der Euro VI-D-Emissionsgrenzwerte erforderlich sind, werden in diesem Beitrag Möglichkeiten zur Verbesserung dieser Technologien untersucht, um die zukünftigen gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen. Es werden experimentelle Ergebnisse einschließlich PEMS-Messungen gezeigt, die während des Betriebs eines Demonstratorfahrzeugs auf öffentlichen Straßen gewonnen wurden, einschließlich einer Vielzahl von Einsätzen im lokalen und regionalen Lieferverkehr sowie von aktuellen Euro VI-Konformitätsfahrten. Besonderes Augenmerk wird auf die Robustheit des Emissionsverhaltens bei kalten und städtischen Stop-and-Go-Fahrten mit geringer Last gelegt. Es wird erörtert, wie die NO_x-Emissionen in einem breiten Spektrum von Betriebsbedingungen auf extrem niedrige Werte reduziert werden können. Erreicht wird dies durch eine verbesserte Integration bewährter Technologien zur Emissionsreduzierung Verbindung mit einer fortschrittlichen Motor- und Emissionskontrollstrategie an einem bestehenden Euro VI Fernverkehrs-LKW. Das innovative Abgasnachbehandlungskonzept kombiniert einen motornah verbauten Dieseloxidationskatalysator (ccDOC) mit einer angepassten Katalysatoranordnung im Bauraum der Standard-Abgasnachbehandlungsbox (AGN-Box). Zu den verwendeten Technologien zählen zwei Einheiten zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), ein Doppel-Harnstoffdosiersystem, ein beschichteter Dieselpartikelfilter (cDPF) und Ammoniak-Schlupfkatalysatoren (ASC). Die Positionierung des ersten SCR direkt am Eintritt der AGNBox vor DPF ermöglicht aufgrund des schnellen Aufheizens einen sehr frühen Start der NO_x-Konversion. Der direkt dem Turbolader nachgeschaltete ccDOC verhindert gleichzeitig eine Vergiftung dieses SCR durch HC/CO und erhöht das NO₂/NO_x-Verhältnis. Stromabwärts des ccDOC befindet sich der erste AdBlue-Injektor gefolgt von einem Mischer für optimale Gleichverteilung in der Rohrleitung zur AGN-Box. Dieser Injektor speist den ccSCR zur Reduzierung der NOX-Emissionen primär im Kaltstartbetrieb sowie in Bereichen niedriger Motorlast und Fahrzeuggeschwindigkeit. Zwischen dem ccSCR und dem cDPF befindet sichein Diesel-Injektor für die thermische Regulierung des DOC und des cDPF zur passiven und aktiven Regeneration. Der in typischer Position am Austritt der AGN-Box liegende zweite SCR wird durch einen zweiten Harnstoffinjektor unabhängig gesteuert, sobald die Temperaturschwelle für die Dosierfreigabe erreicht ist. Dieses zweite SCRSystem ist vor allem für den Betrieb bei hoher Motorlast und Fahrzeuggeschwindigkeit ausgelegt. Beide SCR Systeme beinhalten nachgeschaltete ASC zur Ammoniakschlupfminderung. Eine fortschrittliche und gesamtheitliche Regelstrategie für beide SCR ist implementiert, um ein optimales Zusammenspiel aller Komponenten zu gewährleisten. Zusätzlich werden während der Fahrzeugversuche neben der Demonstration der Niedrigst-NO_x-Emissionen die wahrscheinlich künftig ebenfalls regulierten Schadstoffe NH₃, N₂O und PN₁₀ untersucht. Abschließend werden einige Einschränkungen des Demonstratorsystems im Rahmen des Ausblicks diskutiert.

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