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Abgasnachbehandlung bei RME (Biodiesel)-Betrieb

Vergleich der Beladung des Partikelfilters bei additiviertem RME und Diesel Kraftstoff

Druckdifferenz, Russmasse, Schwaerzungszahl

In der Abb. 22 sind die unterbrechungsfreien Beladungsvorgaenge RME3 und Diesel Kraftstoff3 gegenuebergestellt.

Abb. 22: Druckdifferenz und Schwaerzungszahl bei RME (additiviert) und Diesel Kraftstoff (additiviert)
In diesem Diagramm sind die charakteristischen Unterschiede sichtbar:

- Bei Motorbetrieb mit additiviertem RME-Kraftstoff erfolgte der kontinuierliche Anstieg der Druckdifferenz über dem Partikelfilter wärend der Beladung mit deutlich geringerem Anstieg als bei additiviertem Diesel Kraftstoff. In 24,25 Stunden war die Druckdifferenz dp auf ca. 3,1 kPa angewachsen, wobei 10,4 g Russ im Filter angesammelt wurden. Bei Diesel Kraftstoff hingegen wurden in nur 7-stuendiger Beladung 14,8 g Russ angesammelt, wobei die Druckdifferenz etwa den gleichen Endwert erreichte.
- Die Schwaerzungszahl FSN war bei RME gegenüber Diesel Kraftstoff sichtbar geringer und stieg wärend der Beladung an. Die höheren Schwaerzungszahlen bei Diesel Kraftstoff wurden wärend der Beladung geringer, blieben jedoch über dem bei RME gemessenen Niveau.
Die Darstellung aller Beladevorgaenge mit den additivierten Kraftstoffen RME und Diesel Kraftstoff hinsichtlich der jeweils im Filter angesammelten Russmasse zeigt die nächste Abb. 23. In diesem Diagramm sind sowohl alle unterbrechungungsfreien Beladevorgaenge erfasst, bei denen der Partikelfilter vor Beginn der Beladung und nach Beladungsende zur Bestimmung der angesammelten Russmasse gewogen wurde, als auch Versuche mit unterbrochener Beladung. Die unterbrochenen Beladevorgaenge sind gekennzeichnet mit RME1, RME0w, Diesel Kraftstoff8. Bei jeder Unterbrechung wurde die Russmasse gravimetrisch ermittelt. Sie ist als Messpunkt im Diagramm dargestellt.

Abb.23: Russmasse auf dem Partikelfilter in Abhängigkeit von der Laufzeit für unterschiedliche Beladungsvorgaenge bei RME (additiviert) und Diesel Kraftstoff (additiviert)

Die nach jeweils 7 bzw. 3,5 Stunden bei Diesel Kraftstoff abgeschlossenen Beladungsvorgaenge haben gegenüber RME eine geringere Streuung und eine deutlich höhere Russmasse bei gleicher Beladezeit ergeben.
Dabei ist davon auszugehen, dass die Abgastemperaturen vor dem Partikelfilter bei RME und bei Diesel Kraftstoff keine nennenswerten Unterschiede aufgewiesen haben. Sie lagen bei den unterbrochenen Beladeversuchen bei 205 bis 219 °C (vgl. RME1) und bewegten sich bei unterbrechungsfreier Beladung im allgemeinen zwischen 208 und 212 °C.
Die Groesse der bei RME aufgetretenen Russmasseansammlung ist sowohl abhaengig von der Groesse der Schwaerzungszahl als auch davon, ob die Beladung ohne oder mit Unterbrechungen erfolgte. Bei Diesel Kraftstoff war der Einfluss von Unterbrechungen offensichtlich geringer, wie am Beispiel des Versuchs Diesel Kraftstoff8 (Abb. 16) gezeigt wurde.

Die folgende Abb. 24 zeigt die Verlaeufe der Druckdifferenz für die in der Abb. 23 dargestellten Beladungsvorgaenge.

Abb. 24: Druckdifferenz über PF für unterschiedliche Beladungsvorgaenge bei RME
(additiviert) und Diesel Kraftstoff (additiviert) in Abhängigkeit von der Beladezeit

Bei Diesel Kraftstoff faellt der gegenüber RME steilere Anstieg der Druckdifferenz bei zunehmender Beladezeit auf. Die Unterbrechung des Beladevorgangs bei Versuch Diesel Kraftstoff8 hat nur eine geringe Absenkung der Druckdifferenz bewirkt. Einschraenkend ist zu bemerken, dass mehrfache Unterbrechungen von Beladevorgaengen bei Diesel Kraftstoff nicht untersucht wurden.
Auffallend ist weiterhin, dass die Druckdifferenz bei dem mehrfach unterbrochenen Versuch RME1 nicht über 2 kPa anstieg, obwohl dieser Versuch die laengste Beladezeit aufwies. Nach der 8. Stunde erfolgten bei diesem Versuch drei Beladeperioden mit dazwischen liegenden Motorstillstandszeiten von jeweils >12,5 Stunden. Es wurden Druckdifferenzverlaeufe festgestellt, die sich nur sehr wenig voneinander unterscheiden. Dabei ist zu bemerken, dass trotzdem eine Massezunahme des Partikelfilters von Beladeperiode zu Beladeperiode festgestellt wurde (s. a. Abb. 7).
Dieses Ergebnis zeigt u. a., dass bei Einsatz von RME-Kraftstoff und den im PKW-Fahrbetrieb im allgemeinen taeglich zu erwartenden Stillstandszeiten die ueberwachung der Druckdifferenz über dem Partikelfilter als alleinige Groesse zur Einleitung der diskontinuierlichen Regeneration und Begrenzung der Beladezeiten nicht ausreicht, da der Russmasse des Partikelfilters ebenfalls Grenzen gesetzt sind.

Wird die zum jeweiligen Beladungsende aufgetretene Druckdifferenz des Partikelfilters über der im Filter angesammelten Russmasse aufgetragen, erhaelt man die folgende Abb. 25.

Abb. 25: Druckdifferenz über PF für unterschiedliche Beladungsvorgaenge bei RME (additiviert) und Diesel Kraftstoff (additiviert) in Abhängigkeit von der angesammelten Russmasse

Unabhaengig von den aufgetretenen Schwaerzungszahlen (s. Abb. 27) zeigt diese Abbildung, dass bei den miteinander vergleichbaren unterbrechungsfreien Beladevorgaengen bei gleicher Russmasse mit RME eine höhere Druckdifferenz über dem Filter entsteht als bei Diesel Kraftstoff.
Bildet man für die unterbrechungsfreien Beladungen bei RME und Diesel Kraftstoff jeweils den Mittelwert der Gradienten Russmasse/Druckdifferenzhoehung, erhaelt man die in Abb. 26 dargestellten Werte.

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