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Abgasnachbehandlung bei RME (Biodiesel)-Betrieb

Pruefstand

Der prinzipielle Aufbau des Motorpruefstandes geht aus der Abb. 5 hervor.

Abb. 5: Pruefstandsaufbau mit Motorabgas-Analysenanlage

Die Belastung des Motors erfolgte über eine Wirbelstrom-Leistungsbremse W 130 der Firma Schenck.
Für die verschiedenen Kraftstoffe wurde jeweils ein separater Tank verwendet, aus dem die motoreigene Pumpe den Kraftstoff zur Pumpe-Düse-Einheit foerderte. Der Ruecklaufkraftstoff wurde mittels Umlaufkuehler „ProfiCool UKT 550-1“ der Firma National Lab gekuehlt. Eine Kraftstoffverbrauchsmessung erfolgte vereinbarungsgemaess nicht.
Die Ladeluft des Motors wurde mittels Luft-Luftkuehler gekuehlt und mit dem Temperatur-Differenzregler TDR 2002 geregelt (TLL = 34 – 38 °C bei n = 1790 1/min, Md = 39 Nm).
Die Kuehlwaerme des Motors wurde über einen Wasser-Wasser-Wärmeuebertrager an das Rueckkuehlsystem übertragen.

Messtechnik

Die Temperatur im Abgasnachbehandlungssystem wurde mit Thermoelementen gemessen.
Für die Erfassung der Temperaturen in Abhängigkeit von der Zeit kamen eine Erfassungskarte und das Messsystem DIA/DAGO zum Einsatz.
Die Druckdifferenz über dem Partikelfilter wurde mit dem von der Volkswagen AG bereitgestellten Differenzdrucksensor 6PP5306-VW-75 (Messbereich: 0 – 75 kPa) gemessen und mit dem Messsystem DIA/DAGO aufgezeichnet.
Drehmoment und Drehzahl wurden ebenfalls mit dem Messsystem DIA/DAGO erfasst.
Für die Filterbeladung über mehrere Stunden wurden die einzelnen Messgroessen bei Normalbetrieb anfangs im Minutenabstand und für die Regeneration im Sekundenabstand erfasst und registriert. Zur genaueren Erfassung der Messwerte wurde von Versuch RME3 an die Abtastrate wärend der Filterbeladung auf 1Hz und wärend der Regeneration auf 60 Hz erhöht. Die Messwerte wurden gemittelt und im Minutenabstand bzw. Sekundenabstand registriert.
Die motorinternen Betriebsdaten wurden aus dem serienmaessigen Steuergerät mit dem VAG- Testgeraet ausgelesen. Bei den Untersuchungen mit dem Applikationssteuergeraet, das für die Realisierung der „spaeten Nacheinspritzung“ zwecks Abgastemperaturerhoehung für die Regenerierung des Abgasnachbehandlungssystems benutzt wurde, erfolgte die Datenerfassung mit dem ETAS-Programm INCA V2.1 (Aufzeichnung mittels„Datenrecorder“).
Das Luftverhaeltnis Lambda wurde mit einer Lambdasonde LSU und dem Lambda-Meter LA3 der ETAS GmbH & Co. KG, die von der Volkswagen AG bereitgestellt worden waren, gemessen und manuell erfasst. Der Einbauort der Sonde befand sich stromab hinter dem Abgasturbolader und somit vor der Abgasnachbehandlungsanlage.
Für das Wiegen des Partikelfilters (Gewicht des Filters ca. 8 kg) kam eine elektronische Waage H 205 mit einer 12 kg-Messzelle und einer Anzeigeteilung von 0,2 g zur Anwendung.
Abgas-Analysenanlage:
Zur Bestimmung der gasfoermigen Abgaskomponenten Stickoxide (NOx, NO, NO2), Kohlenwasserstoffe (CH), Kohlendioxid (CO2), Kohlenmonoxid (CO) sowie Sauerstoff (O2) stand eine Motorenabgas-Analysenanlage zur Verfuegung.
Während der Beladung des Partikelfilters wurden die Schadstoffmessungen im Stundentakt vorgenommen. Das Abgas wurde als Rohabgas vor dem motornahen Oxi-Kat sowie nach der Abgasnachbehandlungsanlage entnommen. Während der Filterregeneration erfolgten die Messungen im Abstand von 1 bis 5 Minuten, wobei das Rohabgas wegen der längeren Ansprechzeit der Anlage nicht analysiert wurde.
Die Anlage ist schematisch in Abb. 5 dargestellt. Sie bestand aus:
Chemolumineszenz-Detektor (CLD) vom Typ EL 7000 ht der Fa. EcoPhysics für die Stickoxide,
Flammen-Ionisations-Detektor (FID) vom Typ VE 7 AP2P der Fa. J.U.M. für die Gesamtkohlenwasserstoffe und
NDIR- und elektrochemische Sensoren in einem Automotive Emission Analyzer MEXA- 554GE des Herstellers Horiba zur Erfassung von CO2, CO und O2. Das Abgas wurde der Abgasleitung wahlweise vor bzw. nach dem Abgasnachbehandlungssystemueber Gasentnahmesonden (Abb. 5) entnommen. Es wurde mittels eines beheizten elektromagnetischen Umschaltventils über ein beheiztes Filter und eine beheizte Leitung dem CLD und dem FID im Analysenschrank zugefuehrt. Ein Teil des Abgases wurde über einen weiteren Filter und einen Gaskuehler dem MEXA-554GE kalt zugefuehrt.

Smoke-Meter:

Die Erfassung der Schwaerzungszahl FSN erfolgte mit dem Smoke-Meter AVL 415.
Das Abgas wurde hierfuer mit einer Rauchgasentnahmesonde der Abgasleitung nach dem motornahen Oxi-Kat entnommen und zur Vermeidung von Kondensatansammlung über eine kontinuierlich ansteigende Leitung dem Messgeraet zugefuehrt. Auf eine Messstelle nach dem Partikelfilter wurde in Abstimmung mit der Volkswagen AG verzichtet, da die Ergebnisse bei DK bekannt sind und bei RME von der FAL eine gesonderte Messung der Partikelmassen in der Belade- und der Regenerationsphase vor und nach dem Partikelfilter vorgenommen wurde, deren Auswertung durch die Universitaet Goettingen erfolgt.
Die Anzahl der Messstellen und deren Anordnung im Abgasnachbehandlungssystem wurden mit der Volkswagen AG abgestimmt und in Abb. 4 dargestellt.

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