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9. FAD-Konferenz: Eingeführte Konzepte hinterfragen

Experten sind sich einig, dass für schwere Nutzfahrzeuge und die meisten Non-Road-Applikationen der Dieselmotor auch die nächsten Jahrzehnte die dominante Antriebsquelle bleibt. Trotz des bisher erreichten hohen Entwicklungsstandes steht die Dieselmotorenentwicklung aber auch in Zukunft vor neuen Herausforderungen. Zu nennen ist hierbei unter anderem die weitere Reduzierung der Partikel- und NOx-Emissionen durch die immer schärferen, gesetzlich erlaubten Abgasgrenzwerte. Die 9. FAD-Konferenz am 3. und 4. November in Dresden befasste sich daher mit der Fragestellung, wie man die Anforderungen bei der Abgasnachbehandlung erfüllen kann. So verwies der Kongress-Tagungsleiter Professor Dr.-Ing. Gennadi Zikoridse (Bild) bei seiner Begrüßung darauf, dass es unter anderem "bei elektrifizierten Hybrid-Maschinen ganz neue Herausforderungen bezüglich der Abgasnachbehandlung gibt".

Auch bestehende, eingeführte Konzepte sollten immer wieder hinterfragt werden. So stellte Klaus Schrewe von HJS Emission Technolgy seinem Vortrag "Retrofit-fähiges 4-Wege-Abgasnachbehandlungssystem für leichte Nutzfahrzeuge (Nfz)" Untersuchungsergebnisse bezüglich einer anderen Anordnung eines Selective-Catalytic-Reduction(SCR)-Katalysators im Abgasstrang vor. Ziel der Untersuchungen ist es, ein Abgasnachbehandlungssystem für leichte Nfz zu entwickeln, mit dem die Schadstoffe von EU-IV-Fahrzeugen auf die Grenzwertstufen EU V oder EU VI gemindert werden können. Hierfür wurde ein SCR-Katalysator mit einem SMF-AR-System von HJS kombiniert, wodurch es möglich wurde, den SCR-Katalysator vor dem Dieselpartikelfilter (DPF) anzuordnen. Diese Kombination ermöglicht eine zufriedenstellende Stickoxidminderung im NEDC (New European Driving Cycle) auch bei niedrigen Abgastemperaturen und eine gesicherte Filterregeneration in allen Betriebszuständen. Durch diese Anordnung sinken allerdings das Temperaturniveau und die angebotene NO2-Menge für die Regeneration des Partikelfilters. Daher wurde ein aktives Regenerationsverfahren eingesetzt, das nicht auf die katalytische Rußumsetzung durch Sickstoffdioxid angewiesen ist. Die Steuerung ermöglicht es, das Speicherverhalten des SCR-Katalysators optimal zu nutzen, ohne die Sekundäremissionen signifikant zu erhöhen. Die im NEDC ermittelten Ergebnisse zeigen auch bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen gute Stickoxidminderungsraten. Die EU-VI-Grenzwerte konnten mit dem eingesetzten Fe-Zeolithen allerdings noch nicht erreicht werden. Hier sind der Einsatz eines Katalysators mit besserer Tieftemperaturaktivität oder weitere Maßnahmen notwendig. Dies soll zukünftig weiter untersucht werden. Auch eine Anordnung des SCR-Katalysators vor dem DOC (Diesel-Oxidationskatalysator) soll bei künftigen Untersuchungen betrachtet werden.

DPF müssen bei Erreichen einer bestimmten filterabhängigen Rußmasse regeneriert werden. Bei der Regeneration wird dabei heute eine nahezu vollständige Oxidation des im Filter eingelagerten Rußes angestrebt, um so für die Folgebeladung definierte Zustände zu erreichen. Kann nur eine partielle Regeneration des Filters erreicht werden, verändert sich dessen Verhalten während der darauf folgenden Beladung. Den Einfluss einer solchen partiellen Regeneration hinsichtlich des Beladungs- und Regenerationsverhaltens untersucht Frank Peters von Daimler in seiner Doktorarbeit und leitet daraus Kriterien unter diesen Betriebsbedingungen ab. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass eine partielle Regeneration aufgrund von Regenerationsabbrüchen nicht zwingend eine Fortsetzung der Regeneration bis zum vollständigen Abschluss erfordert, sondern eine wiederholte partielle Regeneration möglich ist. Es sind hierbei jedoch einige Besonderheiten dieser Betriebsweise zu beachten, die Frank Peters in seinem Vortrag "Auswirkungen partieller Regenerationen auf das Verhalten eins Dieselpartikelfilters" erläuterte.

Dr. Johannes Kech von der MTU-Friedrichshafen ging in seinem Vortrag "Seriensysteme zur Abgasnachbehandlung in der Offhighway-Anwendung - Eine Herausforderung an die Komponentenentwicklung" auf die Schwierigkeit der Entwicklung von Abgasnachbehandlungssystemen für den Off-Road-Bereich aufgrund der hier herrschenden hohen Variantenvielfalt ein. MTU-Friedrichshafen ist es aber gelungen, DPF- und SCR-Katalysatoren auch für den Off-Road-Bereich unter Nutzung von Kernkomponenten aus der Großserie von On-Road-Katalysatoren zu entwickeln. Um zukünftig aber auch in einen Leistungsbereich größer drei Megawatt zu stoßen, sind weitere Entwicklungsschritte notwendig. So müssen größere Kernsubstrate verfügbar sein, um die Gehäusekonstruktion vereinfachen und kompaktere Systeme entwickeln zu können. Des Weiteren sind robustere Beschichtungen, höhere Fördermengen bei der Harnstoffdosierung sowie leistungsfähigere Brenner zur Regeneration erforderlich.
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