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Abgasnachbehandlung bei RME (Biodiesel)-Betrieb

Motoruntersuchungen mit Abgasnachbehandlungssystemen zum Forschungsprojekt „Abgasnachbehandlung bei RME-Betrieb“ als Teil des Gemeinschaftsprojektes:

„Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zu Rapsmethylester“ gefördert durch:
· Union zur Foerderung von Oel- und Proteinpflanzen e.V. (UFOP)
· Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)
· Volkswagen AG Wolfsburg
· Biodieselhersteller: Oelmuehle Leer Connemann GmbH & Co. u.a.

Kurzfassung

Das Projekt „Motoruntersuchungen mit Abgasnachbehandlungssystemen“ ist Teil des Gemeinschaftsprojektes „Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zu Rapsmethylester“.
Für die zukuenftige Entwicklung von Dieselmotoren stellt die Emissionsreduzierung durch innermotorische und aussermotorische Massnahmen einen Schwerpunkt dar In diesem Projekt wurde zur Verminderung der Partikelemission im stationaeren Teillastbetrieb mit einem 4-Zylinder-Reihenmotor 1,9 l TDI mit Pumpe-Düse-Einspritzung (PDE) ein diskontinuierlich arbeitendes, additivunterstuetztes Abgasnachbehandlungssystem mit einem SiC-Partikelfilter untersucht. Die Arbeiten hatten die Ermittlung der grundsaetzlichen Eignung eines in Entwicklung befindlichen Abgasnachbehandlungssystems bei Einsatz von Biodiesel (RME) sowie bei wechselweisem DK- und RME-Betrieb zum Ziel.
Es wurden Partikelfilterbeladungs- und Regenerationsversuche bei additiviertem RME- und DK-Betrieb durchgefuehrt, wobei die Wirkung des Systems anhand der über dem Filter ermittelten Druckdifferenz, der Gewichtsveraenderung des Filters, der Abgastemperatur vor dem Filter und der limitierten Schadstoffe bewertet wurde. Die Untersuchungen haben ergeben, dass das diskontinuierlich arbeitende additivunterstuetzte Abgasnachbehandlungssystem für die Verwendung von additiviertem RME-Kraftstoff und den wechselweisen DK- und RME-Betrieb grundsaetzlich geeignet ist.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Partikelemission bei RME-Betrieb geringer als bei DKBetrieb war und dass diese Partikelemissionen unterschiedliche Wirkungen erzielen.
Für unterbrechungsfreie Beladungen mit gleichen Russmassen wurde bei RME gegenüber DK die 3- bis 4,5-fache Beladezeit gemessen. Bei gleicher Schwaerzungszahl vor dem Filter waere die auf dem Filter angesammelte Russmasse bei RME in der gleichen Beladezeit geringer als bei DK. Bei gleich grosser RME- und DK-Russmasse war die über dem Filter gemessene Druckdifferenz bei RME groesser als bei DK.
Im Gegensatz zu unterbrechungsfreien Beladungen stieg die Druckdifferenz bei RME nicht mehr stetig an, wenn der Beladungsvorgang ein- oder mehrmals für mehrere Stunden unterbrochen war. Nach dem Neustart war die Druckdifferenz dabei stets niedriger als vor dem Abstellen des Motors. Im Extremfall erfolgte trotz weiterer Russansammlung keine weitere Erhöhung der Druckdifferenz. Die durch den Motorstillstand bedingte Verringerung der Druckdifferenz war bei DK deutlich geringer.
Für beide Kraftstoffarten wurden keine signifikanten Unterschiede der limitierten Schadstoffe festgestellt. Während der Beladung konnte ein geringer CRT-Effekt bemerkt werden, der bei DK auf Grund der groesseren NO2-Absenkung staerker war.
Die diskontinuierliche additivunterstuetzte Filterregeneration wurde durch die Abgastemperaturerhoehung mittels motorischer Massnahmen, die für RME optimiert waren und bei DK ohne Änderung übernommen wurden, bewirkt. Sie verlief für beide Kraftstoffe nahezu gleich, war aber bei RME eher vollstaendiger. Nach der Regeneration konnten bei RME geringere Druckdifferenzen als bei DK festgestellt werden. Die Gewichtszunahme über der Filterlaufzeit war bei RME kleiner. Die Regeneration war bei beiden Kraftstoffen jeweils bei Volllast am wirksamsten. Die Gewichtszunahme des Filters betrug wärend der Laufzeit von 189 Stunden 11,8 g.
Der Balance Point wurde bei additiviertem RME bei geringfuegig niedrigerer Abgastemperatur und geringerem Drehmoment gegenüber additiviertem DK festgestellt.

Die Abkürzung RME bezeichnet Biodiesel als alternativen Kraftstoff

Literatur Verzeichnis
Abkürzungen und Formelzeichen
ATL Abgasturbolader BP Balance Point CLD Chemolumineszenzdetektor CO Kohlenmonoxid CO2 Kohlendioxid DK Dieselkraftstoff (additiviert) DK1... 9 Versuch 1... 9 mit additiviertem DK DKoA Versuch mit Dieselkraftstoff ohne Additivzugabe dp Druckdifferenz über Partikelfilter FAL Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft Fe Eisen FID Flammen-Ionisationsdetektor FSN Schwaerzungszahl FSN* Mittelwert der wärend der Beladung stuendlich gemessenen Schwaerzungszahlen H2 Wasserstoff H2O Wasser bzw. Wasserdampf HC Kohlenwasserstoff°KW Grad Kurbelwinkel Lambda Luftverhaeltnis LLK LadeluftkuehlerMd Motordrehmomentn MotordrehzahlNO StickstoffmonoxidNO2 StickstoffdioxidNOX StickoxideO2 SauerstoffOK Oxidationskatalysator (motornah)OK(PF) Oxidationskatalysator unmittelbar vor dem PartikelfilterpAbg. Abgasgegendruck nach ATLPDE Pumpe-Düse-EinspritzungPF PartikelfilterRME Rapsmethylester (additiviert)RME0... 7 Versuch 0... 7 mit additiviertem Rapsmethylester RME0w Wiederholung des Versuchs 0 mit addtiviertem Rapsmethylester RMEoA Versuch mit Rapsmethylester ohne Additivzugabe RME0NA Versuch 0 mit Rapsmethylester, Regeneration nach Abbruch der Beladung T_v_... Abgastemperatur vor... T_n_... Abgastemperatur nach...

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