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Über dieses Buch

Modernste Dieselmotoren der EURO6d Norm haben die Stickstoffoxidemissionen (NOx)als auch die Partikelemissionen fast vollumfänglich eliminiert. Auf dem Weg zu dieserneuesten Abgasnachbehandlungstechnologie der zweiten Generation wurden ersteVersuche Ende der 2000er Jahre in den Forschungsabteilungen durchgeführt und derlangjährige Weg bis zur Serieneinführung 2016 beschritten. Bei denVorgängeremissionsnormen EURO5 und EURO6, die Fahrzeuge der Jahre 2009 bis 2017betreffen, war der Stand des Wissens weniger umfangreich. So musste die Entwicklungentlang am Stand des Wissens die physikalischen, chemischen Grenzen insbesondere derAbgasrückführsysteme, die bei EURO5 die Haupttechnologie zur NOx-Emissionsreduzierungdarstellten, ausgelotet werden. Dieses Buch soll dem Studierenden, dem fachkundigenExperten oder dem fachfremden Interessierten die Entwicklung insbesondere vonAbgasrückführsystemen, gespiegelt am weltweit vorliegenden Stand des Wissens, erklärenund den Spagat zwischen gesetzlichen Anforderungen und den naturwissenschaftlichenHerausforderungen erläutern.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Allgemeine Erläuterungen, inhaltliche Schwerpunkte und Struktur dieser Studie

Zusammenfassung
Diese Studie behandelt die temperaturabhängigen Regelungsansätze von emissionsbeeinflussenden Bauteilen von Verbrennungsmotoren (umgangssprachlich auch „Thermofenster“ genannt). Insbesondere konzentriert sich die Studie auf dieselmotorische PKW-Anwendungen mit einem besonderen Augenmerk auf EURO5 Fahrzeuge.
Thomas Koch, Christian Beidl, Hermann Rottengruber

Kapitel 2. Einleitung zum Stand der bestverfügbaren Technik

Zusammenfassung
Bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entsteht immer Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O). Jeder handelsübliche Kraftstoff, also auch Dieselkraftsoff, ist ein Kohlenwasserstoff, eventuell noch angereichert mit weiteren zusätzlichen Bestandteilen (Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, etc.). Es entsteht daher auch bei jedem handelsüblichen Kraftstoff Kohlendioxid CO2 und Wasser H2O bei der Verbrennung. Ferner entstehen typischerweise unerwünschte weitere Emissionsbestandteile. Diese Emissionsbestandteile sind neben nicht vollständig verbrannten Kohlenwasserstoffen oder Kohlenmonoxid vor allem Partikel oder Stickstoffoxidemissionen.
Thomas Koch, Christian Beidl, Hermann Rottengruber

Kapitel 3. Allgemeine Grundlagen der Belagsbildung

Zusammenfassung
Die Analyse und die Beschreibung von Belagsbildungsprozessen sind eine der großen wissenschaftlichen Herausforderungen im Motorenbau.
Thomas Koch, Christian Beidl, Hermann Rottengruber

Kapitel 4. Entwicklung des Wissens über die Belagsbildung von Abgasrückführsystemen

Zusammenfassung
In den 2000er Jahren war der Kenntnisstand über die Ursachen und Vermeidungsmöglichkeiten der Belagsbildung sowie über verschiedene Arten der Belagsbildung lückenhaft. Wesentliche Wirkmechanismen wurden nicht verstanden.
Thomas Koch, Christian Beidl, Hermann Rottengruber

Kapitel 5. Entwicklung des Wissens über die Belagsbildung und Temperaturabhängigkeit von Abgasnachbehandlungssystemen

Zusammenfassung
Auch abgasnachbehandlungsseitig sind Belagsbildungsphänomene sehr nachteilig und limitieren das Betriebsverhalten der Fahrzeuge. Insbesondere die Stickoxidkonvertierung in sogenannten SCR-Abgasnachbehandlungssystemen ist bei niedrigen Abgastemperaturen unterhalb von 200°C kritisch (Abbildung 5-1). Zahlreiche teilweise noch immer andauernde Forschungsvorhaben haben diese Abläufe analysiert (Börnhorst & Deutschmann, 2017).
Thomas Koch, Christian Beidl, Hermann Rottengruber

Kapitel 6. Funktionsweise und Herausforderungen des Abgasrückführsystems

Zusammenfassung
Insbesondere Abgasrückführventil und Abgasrückführkühler sind Bauteile, die besonders von Belagsbildungsprozessen betroffen und deren Betriebssicherheit und Funktion durch Belagsbildungsprozesse bis hin zum Totalausfall beeinträchtigt sein können.
Thomas Koch, Christian Beidl, Hermann Rottengruber

Kapitel 7. Grundlagen der Entwicklungsmethodik und Absicherung im Entwicklungsprozess

Zusammenfassung
Die Auslegung, Konstruktion, Applikation und Absicherung eines AGR-Systems ist Teil des gesamten Entwicklungsprozesses für ein Antriebssystem eines Fahrzeugs. Es handelt sich dabei um einen vom jeweiligen Hersteller streng dokumentierten, qualitätsgesicherten, aggregatespezifischen Prozess, in den auch die Zulieferer eingebunden sind und der sich über mehrere Jahre erstreckt.
Thomas Koch, Christian Beidl, Hermann Rottengruber

Kapitel 8. Risiken für Motorschäden und sicheren Betrieb des Fahrzeuges

Zusammenfassung
Bei der Bewertung der Risiken für Motorschäden oder der Sicherstellung des Betriebs des Fahrzeuges unter Vermeidung jeglicher Gefahr für die Insassen sind aus technischer Sicht vor allem folgende Sachverhalte zu differenzieren, die nachfolgend erläutert werden.
Thomas Koch, Christian Beidl, Hermann Rottengruber

Kapitel 9. Regulatorische Vorgaben zur Notwendigkeit einer temperaturabhängigen NOx-Emissionsregelung

Zusammenfassung
Es besteht in Teilen eine erhebliche Diskrepanz zwischen einzelnen juristischen Bewertungen von Fahrzeuglösungen, welche die Existenz von temperaturabhängigen Regelungen für nicht zulässig halten, auf der einen Seite und auf der anderen Seite der technischen Bewertung der Realisierbarkeit einer unter allen Randbedingungen (Robustheit, Emissionsverhalten, Entwicklungsrisiko, Risiken für Motorschäden und sicheren Betrieb des Fahrzeugs etc.) zu betrachtenden, verantwortungsvollen Entwicklung einer gesamten EURO5 Flotte im gegebenen Entwicklungszeitraum mit einem konstruktionsseitigen Schwerpunkt bis zur Designfestlegung 2004-2005 und der nachgelagerten Applikations- und Absicherungsphase bis 2009.
Thomas Koch, Christian Beidl, Hermann Rottengruber

Kapitel 10. Zusammenfassung

Zusammenfassung
Die Aufgabe dieser Studie ist die Analyse der Frage, welche Notwendigkeit insbesondere bei EURO5 PKW-Dieselapplikationen bestand, eine temperaturabhängige Regelung der Emissionsstrategie zum Einsatz kommen zu lassen.
Thomas Koch, Christian Beidl, Hermann Rottengruber

Backmatter

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