Auf dem Weg zu neuen Dieselmotoren
Der Straßenverkehr ist mit verantwortlich für die Emissionen von klimaverändernden Treibhausgasen (greenhouse gas, GHG). Fahrzeuge auf den Straßen sind für ein Viertel der Treibausgasemissionen in der EU verantwortlich, was sie zum zweitgrößten Emittenten nach dem Energiesektor macht. Zur Behebung dieses Problems, ohne dabei die Mobilität der Bürger einzuschränken, hat die EU im Laufe der Jahre immer strengere Emissionsstandards eingeführt und gleichzeitig die Entwicklung umweltfreundlicherer, treibstoffsparender Fahrzeuge gefördert. Eine viel versprechende Technologie in diesem Bereich sind Dieselmotoren auf der Grundlage des HCCI-Prinzips. Einer der größten Nachteile bei dieser Technologie besteht im relativ kleinen Leistungsbereich dieser Motoren. Dieser kann umgangen werden, indem kombinierte Motoren entwickelt werden, die bei niedrigen Belastungen als HCCI, bei mittleren Leistungen als konventionelle Diesel-Hybridmotoren mit HCCI und bei hohen und voller Belastung als konventionelle Dieselmotoren fungieren. Dies erfordert einen neuartigen Dieselrußpartikelfilter (diesel particulate filter, DPF), der die Emissionen dieses kombinierten Motors unter die Emissionsgrenzwerte für Euro V bringt. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts "Innovative particle trap system for future diesel engines" (IPSY) sollte ein alternativer DPF-Ansatz entwickelt werden, mit dessen Hilfe die Abbrenntemperatur der Rußpartikel für hybride HCCI-Motoren reduziert werden kann. Der Schwerpunkt des Projekts lag auf der Entwicklung eines neuen Filters mit interner Wärmerückgewinnung und eines fortschrittlichen multifunktionellen Katalysators, der die Umwandlung des katalytischen Rußes verbessert. IPSY errichtete eine Datenbank zu HCCI-Abgasemissionen und der Rußmorphologie und entwickelte einen neuen Partikelfilter mit verbessertem katalytischem Effekt. Im Rahmen des Projekts wurde eine fortschrittliche Ablauf- und Kontrollstrategie für das neue System entwickelt sowie getestet und ihr Potential untersucht. Die erweiterten Funktionen des IPSY-Filtersystems basieren auf einem stärkeren Ruß-Katalysator-Kontakt. %Aufgrund der Ergebnisse der Analyse in Bezug auf die interne Wärmerückgewinnung und die Entwicklungen bei der multifunktionellen Katalysatorsynthese und -anwendung, wurde ein Prototyp in Originalgröße gebaut. In der ersten Hälfte des zweiten Jahres wurde dieser Prototyp bezüglich der Emissionsziele von IPSY getestet. Daraufhin wurden zwei Prototypen – die mit Druck- und Temperatursensoren ausgestattet wurden, um den Filterbetrieb während des Tests mit echten Motorabgasen zu überwachen – gebaut. Die Tests wurden sowohl mit HCCI- und mit konventionellen Motoren durchgeführt, vor und nach der Datierung. Der Filterwirkungsgrad des Prototyps war hervorragend und änderte sich auch nach einer gewissen Alterung nicht. Die katalytische Aktivität war deutlich höher und der Gegendruck vergleichbar mit konventionellen Filtern. Der IPSY-Prototyp zeigte außerdem hohes Potential zur Verringerung des Mehrverbrauchs beim derzeitigen DPF-Erneuerungsverfahren. In Kombination mit einer optimierten Ablaufstrategie stellt der neue IPSY-Filter ein umfassendes neues DPF-Konzept dar, das zur zukünftigen Einhaltung der europäischen Emissionsstandards von HCCI-Motoren beiträgt.
