Turboladerkatalysator: Innovative Kombination von Turbolader und Katalysatortechnologie

Autoren

Dipl.-Ing. R.Brück, Dipl.-Ing. T. Härig, Continental Emitec GmbH, Lohmar;
Dr.-Ing. J. Ehrhard, S. Slavic MSc, Continental AG, Regensburg

Jahr

2019

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 811

Zusammenfassung

Eine „Uneingeschränkte saubere Mobilität“ ist das Ziel der Entwicklung zukünftiger Antriebssysteme für PKW. Die Darstellung einer robusten Abgasnachbehandlung im gesamten Kennfeldbereich bei gleichzeitiger CO₂ – Reduktion und unterstützt durch eine Elektrifizierung steht dabei im Vordergrund. Hocheffiziente Turbo - aufgeladene Verbrennungsmotoren, mit kompakter Katalysatortechnologie und modernster Regelung sind die Grundvorrausetzung zur Zielerreichung.
Eine integrierte Einheit aus Turbolader und Katalysator ermöglicht hierbei einen extrem kompakten Aufbau eines neuen innovativen Katalysatorsystems. Gleichzeitig ermöglicht die räumliche Verlagerung des Wastegateventils und des Turbinenaustritts eine signifikante Effizienzsteigerung des Turboladers.
Im Hochlastpunkt führt eine perfekte Vermischung der Wastegateströmung mit dem Hauptabgasmassenstrom aus der Turbine zu einer Minderung der lokalen
Spitzentemperaturen am Katalysator, wodurch das Lambda 1 - Kennfeld erweitert werden kann.
Die funktionsübergreifende Entwicklung des Turboladerkatalysators ermöglicht es erstmalig, dass alle Anforderungen an den Turbolader, das Katalysatorsystem, Sensoren und Motorsteuerung erfüllt werden, um somit zukünftige Emissionsgrenzwerte robust einhalten zu können.
Der Beitrag beschreibt die Entwicklung des Turboladers mit integriertem Katalysator, angefangen von der Designphase bis hin zur Erprobung am Motorprüfstand. Neben CFD -Simulationen der Turboladerströmung und der Katalysatoran- und Abströmung werden Messungen von Katalysator-Wirkungsgraden, Druckverlusten und Strömungsverteilungen gezeigt.