Reduzierung von NOₓ-Emissionen im realen Stadt- und Autobahnfahrbetrieb mit optimiertem Dieselantrieb

Autoren

Dr. J. Demuynck, C. Favre MSc, D. Bosteels MSc MBA, AECC, Brüssel;
G. Randlshofer, IPA, München;
Dr.-Ing. F. Bunar, Dipl.-Ing. J. Spitta, Dipl.-Ing. O. Friedrichs, A. Kuhrt MEng, Dr.-Ing. M. Brauer, IAV GmbH, Berlin

Jahr

2019

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 811

Zusammenfassung

Der vorliegende Beitrag stellt dar, wie Schadstoffemissionen im praktischen Fahrbetrieb (RDE) so reduziert werden können, dass sie sowohl aktuelle Euro 6d Abgasnormen als auch zukünftige Anforderungen einhalten. Besonderes Augenmerk wird hierbei auf die Reduzierung der Stickoxidemissionen (NO_x Emissionen) im Stadt- und Autobahnverkehr gerichtet. Neuartige technische Aspekte sind hierbei: eine optimierte Anordnung des Katalysatorsystems zur Verbesserung der Tief- und Hochtemperatur-deNO_x-Funktionalität in Verbindung mit einem elektrifizierten Antrieb auf Niederspannungsniveau (48V P0-Hybrid
– Riemenstartergenerator (BSG)). Neben der Hardwareoptimierung besteht ein weiteres Schlüsselelement in einer leistungsfähigen, modellbasierten Regelungsfunktionalität.
Der erste Teil des Beitrags gibt einen Überblick über die aktuellen Anforderungen der Euro 6d Abgasnorm, sowie über die zukünftig erwarteten Anforderungen. Aus diesen Anforderungen werden die benötigten Hardwarebausteine, die Systemarchitektur und die Steuerungsfunktionen abgeleitet und diskutiert. Die Optimierung der Abgasnachbehandlung erfolgt über einen motornahen NO_x-Speicherkatalysator (LNT) in Kombination mit einem Hochleistungs-SCR-System auf. Die benötigte hohe NO_x-Umsatzrate bei Niedriglast wird durch eine Kombination aus LNT und motornahem Partikelfilter mit SCR-Beschichtung
(SDPF), sowie einer vorgeschalteten SCR-Katalysatorscheibe realisiert. Den
Hochlastbereich deckt ein Twin-SCR-System mit einer weiteren AdBlue-Dosiereinheit ab.
Zusätzlich zum aktiven Abgasnachbehandlungssystem unterstützt der 48V Elektromotor des Hybridantriebs sowohl die Funktion der Katalysatorregelung als auch die erwünschte Fahrdynamik. Gleichzeitig wird die Effizienz des Antriebes und damit der Kraftstoffverbrauch verbessert. Die Koordination dieser komplexen Regelungsaufgabe übernimmt eine neuartige Funktion in der Motorsteuerung.
Im zweiten Teil des Beitrags werden Versuchsergebnisse des Demonstratorfahrzeugs mit dem oben beschriebenen weiterentwickelten Abgasnachbehandlungskonzept vorgestellt.
Die Versuchsergebnisse beinhalten Messungen auf Abgasrollenprüfstand und PEMS Messungen auf öffentlichen Straßen. Die Messungen decken einen weiten Bereich von realen Fahrsituationen ab. Besonderes Augenmerk richtete sich hierbei auf eine hohe Robustheit der Schadstoffreduktion im Stadtfahrbetrieb.
Abschließend werden technische Weiterentwicklungsoptionen für mögliche zukünftige regularische Szenarien diskutiert.