Schlüsselwörter
(Deutsch)
|
Partikelfilter, Regeneration der Filter, Drosselsteuerung, Thermomanagement
|
Kurzbeschreibung
(Deutsch)
|
Der Einsatz von Partikelfiltern in Fahrzeugen ist eine sehr wirkungsvolle Massnahme, zur Verbesserung der Luftqualität. Die Regeneration der Filter wird aber problematisch bei Abgastemperaturen unter 250 °C, wie sie im stop&go Betrieb bei Bussen im Stadtverkehr (z.B. in den durch die DEZA betreuten Nachrüstprojekten in China und Lateinamerika) verstärkt auftreten. Eine sehr wirkungsvolle Lösung zur Anhebung der Temperatur ist die geregelte Drosselung des Ansaugluft- oder Abgasstromes, wie sie heute bei Euro-VI eingesetzt wird. Dieses Verfahren ist für die Nachrüstung aber komplex und deshalb für viele (öffentliche) Betriebe zu aufwändig. Eine vereinfachte Lösung besteht in einer 2-Punkt Drosselsteuerung bei Leerlaufdrehzahl, die gemäss Vorversuchen im Projekt „Saubere Bieler Busse“ (UTF 30.04.00,EFO, Emissionsarme Fahrzeuge des öffentlichen Verkehrs) eine Temperatursteigerung um 80-100 °C ermöglicht. Deshalb soll ein Thermomanagement-Verfahren entwickelt werden, das aus Komponenten besteht, die auf dem Markt erhältlich sind und mit einer einfachen Steuerungselektronik versehen werden. Die meisten Komponenten werden von Mitgliedern des VERT-Vereins geliefert.
Das Projekt soll den Nachweis erbringen, dass das Verfahren bzw. das Produkt die benötigte Temperatur unter typischen Bedingungen gewährleistet und damit die Regeneration passiver Filter möglich ist. Die Einrichtung soll sich mit handelsüblichen Mitteln bei allen fraglichen Fahrzeugtypen realisieren lassen.
|
Ergebnisse gemäss Vertrag
(Deutsch)
|
1. An einer in einen Bus Euro II eingebauten Versuchsdrossel ist ermittelt, welche Drosselstrategie von Luft- oder Abgasstrom sich optimal auf die Anhebung der Abgastemperatur und minimal auf den Brennstoffverbraucherbrauch unter Bedingungen des stop&go Betriebes auswirkt. Mit dieser Strategie ist die Drossel an verschiedenen Partikelfiltern mit unterschiedlichen katalytischen Hilfsmitteln (Additive, CRT) getestet.
2.Der Versuchsaufbau der Drossel ist in Form eines Baukastensystem aus marktverfügbaren Komponenten für Busse im Leistungsbereich 100 – 300 kW zusammengestellt.
3. Redaktion eines Schlussberichtes mit Darstellung der Ergebnisse aus 1. bis 2.
4. Bereitstellung von Textbausteinen und Illustrationen für die Erstellung eines Publikums-Factsheets
5.Präsentation der Ergebnisse an einem wissenschaftlichen Kolloquium beim BAFU mit entsprechender Power-Point Darstellung
|
Projektziele
(Deutsch)
|
Eine 2-Punkt-Drosselsteuerung ist entwickelt, die die Abgas-Temperatur um 80 bis 100 °C erhöht. Sie besteht aus auf dem Markt verfügbaren Komponenten und kann einfach in bestehende Fahrzeugtypen integriert werden.
|
Beschreibung der Resultate
(Deutsch)
|
Die Schweiz ist führend bei der Technologie der Partikelfilter für Verbrennungsmotoren und daher in zahlreichen internationalen Projekten (der DEZA) aufgefordert, diese Technologie auch in Megacitites mit hoher Luftverschmutzung einzusetzen (Beijing, Nanjing, Bogota, Santiago u.a.m.). Dabei geht es im ersten Schritt meist um die Nachrüstung von Bussen des öffentlichen Verkehrs, die im verkehrsbedingten Stop&Go-Betrieb in der Regel mit niedrigen Abgastemperaturen unterwegs sind. Um dennoch die regelmässige Regeneration der Partikelfilter zu sichern, ist ein Thermomanagement erforderlich. Als einfachste Lösung hat sich dazu die Drosselung des Abgasstromes mit handelsüblichen Bremsklappen erwiesen. Die in früheren Projekten und in der OE-Technologie dazu eingesetzten Lambda-Regelungen sind für diese Anwendungen an bestehenden Fahrzeugen aber zu aufwendig, deshalb sollte mit diesem Projekt untersucht werden, wie weit man mit der denkbar einfachsten Lösung, einer Auf/Zu-Steuerung im Leerlauf-, Schub- und Teillastbetrieb kommen würde. Die Experimente im Busbetrieb nach SORT1 (12 km/h und SORT2 (18 km/h) zeigten, dass Temperatursteigerungen um 80 °C erzielbar sind und eine markante zeitliche Verlängerung der Hochtemperaturphasen. Damit wurde das Ziel erreicht. Überraschenderweise wurde bei dieser Drosselung nicht die erwartete Verschlechterung des Brennstoffverbrauchs beobachtet, sondern eine Verbesserung und eine gleichzeitige Verbesserung der CO2, NOx, CO und HC-Emissionen.
|
Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)
|
Der VERT-Verein hat sich zur Aufgabe gesetzt, bestverfügbare Abgasminderungstechnologien weltweit zu fördern. Dies geschieht nicht nur durch Forschungsprojekte, Publikationen, Öffentlichkeitsarbeit und Unterstützung der Behörden, sondern vor allem durch die aktive Umsetzung dieser BAT-Technik durch die Mitgliedsfirmen, führende Unternehmen der Abgaskontrolltechnik aus Europa und USA – darunter auch 7 Schweizer Firmen. Diese Firmen sind eben auch Partner der DEZA bei den erwähnten Technologie-Übertragungsprojekten in Asien und Lateinamerika. Das erfolgreich durchgeführte Drossel-Projekt wurde zu über 50% von diesen VERT-Mitgliedsfirmen getragen und die Ergebnisse wurden diesen Firmen sofort übermittelt. Erfreulicherweise haben sich bereits mehrere dieser Firmen zu diesem Schritt entschlossen und eigene Anwendungen in Angriff genommen. Da VERT nicht beabsichtigt, diese neuen und erfolgreichen Lösungsansätze durch Patente zu sichern, steht der Weg zur Anwendung auch Firmen ausserhalb VERT offen.
|
Weiteres Vorgehen
(Deutsch)
|
Die überraschende Beobachtung, dass bei Drosselung im tiefen Teillastbereich nicht wie erwartet der Brennstoffverbrauch erhöht sondern markant abgesenkt wurde, ebenso wie CO2, CO und HC, muss hinterfragt werden und verdient eine vertiefte Untersuchung. Ursache könnte eine Vorwärmung der Verbrennung sein, wozu die Drossel in Skandinavien bereits früher eingesetzt wurde (Abkürzung der Weissrauchphase) und/oder eine moderate Verzögerung bei Vollgasbeschleunigungen, die allerdings nicht offensichtlich war. Ob ein solcher Eingriff aus Fahrleistungsbetrachtungen zulässig ist, muss überprüft werden. Aber die Chance, im Teillastbetrieb, der für diese Fahrzeuge im innerstädtischen Einsatz typisch ist, nicht nur den zuverlässigen Betrieb der Abgasnachbehandlungen (DOC, DPF, SCR) zu sichern, deren Funktion nach Avogadro immer in starkem Mass von der Temperator abhängt, sondern sogar über 10% Verbrauch (und CO2) zu sparen, ist derart reizvoll, dass man dieser Frage in geeigneter Weise nachgehen muss.
|
Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
|
Über die Wirkung der Abgasdrossel haben die Antragsteller bereits früher, zusammen mit der ETH Untersuchungen durchgeführt, die zum Teil durch den BAFU-Technologiefonds unterstützt wurden und die in peer-reviewed Veröffentlichungen durch die Society of Automotive Engineers SAE publiziert sind. Vorläufig besteht nicht die Absicht, die vorliegenden neuen Ergebnisse dieser kurzen Applikationsstudie zu veröffentlichen – das kann sich nach der nächsten Phase durchaus ändern.
|
