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About this book

Daniel Nowak beschreibt das Verhalten von Ottopartikelfiltern bei Ruß- und Aschedeposition hinsichtlich der Parameter Differenzdruck und Filtrationseffizienz. Zur Realisierung einer Aschebeladung wurde ein Schnellveraschungsverfahren entwickelt. Rußbeladungen werden an einem herkömmlichen Ottomotor mit Direkteinspritzung und Abgasturboaufladung realisiert. Das in dieser Studie beschriebene und entwickelte Simulationsmodell zur Strömungsberechnung innerhalb der Kanäle des Ottopartikelfilters wird zur Quantifizierung der Auswirkung von Asche- und Rußdepositionen auf den Differenzdruck- und Filtrationseffizienzanstieg herangezogen.

Der Autor

Daniel Nowak ist Ingenieur in der Abgasnachbehandlung der Ottomotorenentwicklung eines großen Automobilkonzerns. Die dortigen Arbeitsgebiete beschäftigen sich mit der simulativen und experimentellen Vorauslegung von Abgasnachbehandlungssystemen sowie deren Optimierung im Fahrzeugversuch unter Berücksichtigung komplexer Auslegungskriterien.

Table of Contents

Frontmatter

Kapitel 1. Motivation und Zielsetzung

Zusammenfassung
Der automobile Verkehrssektor bedient sich aufgrund des hohen Entwicklungsgrades des Verbrennungsmotors. Dieses dominierende Antriebskonzept wird durch den Diesel- und Ottomotor abgebildet. Zur Einhaltung zukünftiger Anforderungen ist der Fokus der Aggregateentwicklung permanent auf die stetige Weiterentwicklung sämtlicher Motorkomponenten konzentriert.
Daniel Nowak

Kapitel 2. Grundlagen zum Partikelfilter

Zusammenfassung
In diesem Kapitel soll das grundlegende Verständnis für den Ottopartikelfilter geschaffen werden. Die Technologie des Partikelfilters mit seinen verfahrenstechnischen Besonderheiten und seiner Materialwahl wurde bisher überwiegend im Hinblick auf die Verwendung an einem Dieselmotor optimiert. Neue Abgasgesetzgebungen seitens der Europäischen Kommission wie z.B. RDE (Real Driving Emissions) führen dazu, dass auch direkteinspritzende Ottomotoren auf einen Partikelfilter angewiesen sind, um die Grenzwerte sicher einzuhalten. (1)
Daniel Nowak

Kapitel 3. Prüfstand und Messsysteme

Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird auf den Versuchsaufbau, die verwendeten Messgeräte sowie auf die Versuchsmethodik eingegangen. Als Basis aller Versuche mit Ausnahme des in Kapitel 3.6 erläuterten Kaltgasprüfstands dient ein zur Verfügung stehender hochdynamischer Motorprüfstand
Daniel Nowak

Kapitel 4. Strömungssimulation

Zusammenfassung
Um Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie sich Ruß und Asche im jeweiligen Ottopartikelfilter ablagern, ist eine theoretische Modellbetrachtung dieses Bauteils von Nöten. Dabei sollen Strömungsphänomene im Ottopartikelfilter wiedergegeben und das Verständnis der experimentellen Ergebnisse unterstützt werden. Darüber hinaus soll die Möglichkeit geboten werden, für zukünftige Auslegungen eine optimale Geometrie zu finden.
Daniel Nowak

Kapitel 5. Schnellveraschung

Zusammenfassung
Im kundenrelevanten Fahrbetrieb wird sich mit zunehmender Laufleistung des Fahrzeugs Asche im Ottopartikelfilter ablagern deren Menge primär vom Ölverbrauch des Aggregats abhängig ist. Gemäß Kapitel 2.4 sind auch weitere Aschequellen bekannt, jedoch stellt der oben beschriebene Parameter den Haupteinfluss dar.
Daniel Nowak

Kapitel 6. Betriebsverhalten von Ottopartikelfiltern bei Ruß- und Aschedeposition

Zusammenfassung
Dieses Kapitel behandelt die Auswirkungen von Asche- und Rußeinlagerung auf unbeschichtete und beschichtete Ottopartikelfilter. In Kapitel 6.1 wird der sogenannte Einlaufeffekt, welcher die erste thermische Beanspruchung des Ottopartikelfilters beschreibt, untersucht. Kapitel 6.2 beschreibt das Betriebsverhalten unbeschichteter OPF‘s infolge von Aschedepositionen und befasst sich mit der Herleitung einer Gleichung zur Berechnung der Wandpermeabilität.
Daniel Nowak

Kapitel 7. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung
Ottopartikelfilter stellen eine effiziente Maßnahme zur Partikelanzahlminderung dar. Wie hoch die Filtrationseffizienz des OPF’s ist, hängt von vielen Faktoren ab. Diese Faktoren werden zum einen durch die Geometrie und Porengrößenverteilung des Ottopartikelfilters selbst definiert. Weiterhin bestimmt die mit Abgastemperatur und -volumenstrom zusammenhängende Durchströmungsgeschwindigkeit der Substratwand die Filtrationseffizienz.
Daniel Nowak

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