Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forschung am sauberen Dieselmotor: Stickoxidemissionen und Verbrauch senken

07.10.2015

Die Entwickler von Dieselmotoren stehen vor einem Zielkonflikt: Viele Maßnahmen, die die Stickoxidemissionen verringern, führen zu einer spürbaren Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs. Auf der Herbsttagung der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) e.V. in Würzburg stellten Wissenschaftler neue Ansätze vor, mit denen beide Ziele zu vereinen sind.

Um die Schadstoffbilanz von Dieselmotoren weiter zu verbessern, muss nicht nur die Abgasreinigungsanlage perfekt funktionieren. Ziel der Motorenentwickler ist es, bereits die Rohemissionen im Motor zu verringern.

Neben konstruktiven Maßnahmen spielt dabei die Steuerung des Motors eine entscheidende Rolle. Es gilt, verschiedene variable Systeme so zu steuern, dass die gesetzlichen Abgasgrenzwerte sicher eingehalten werden, der Motor aber gleichzeitig so wenig Kraftstoff wie möglich verbraucht.

Drei der wichtigsten, voneinander nicht unabhängigen Einflussgrößen bei einem typischen Pkw-Dieselmotor sind der Einspritzbeginn, die Menge des in den Zylinder zurückgeführten Abgases sowie die Bewegung der Luft im Zylinder, die zum Beispiel über die Zu- oder Abschaltung eines Einlasskanals beeinflusst werden kann. Wissenschaftler der ETH Zürich berichteten über die Ergebnisse eines FVV-Vorhabens, mit denen die Regelung dieser Größen künftig wesentlich flexibler gestaltet werden könnte.

Der wesentliche Kniff der Motorenforscher besteht darin, den Verbrennungsvorgang im Motor anhand des sogenannten Heizverlaufes zu berechnen und den Motor anhand der Ergebnisse dieser Rechnung zu steuern. Heutige Motoren sind dafür auf den Input physikalischer Schadstoffsensoren – etwa zur Bestimmung des NOx-Gehaltes im Abgas – angewiesen.

„Zwar könnte unser Rechenmodell auf solche Sensoren verzichten. Wir wollen die realen Sensoren aber nicht ersetzen, sondern lediglich durch ein virtuelles Sensornetzwerk ergänzen“, erläutert Prof. Dr. Konstantinos Boulouchos, Institut für Energietechnik. Gemeinsam mit den Regelungstechnikern der ETH Zürich untersuchte sein Team, wie gut die Berechnung mit der Realität übereinstimmt.

Das Ergebnis: Auch für dynamische Testzyklen wie den WLTC (World Light-Duty Test Cycle), über dessen Einführung derzeit diskutiert wird, stimmen kumuliert die berechneten mit den tatsächlichen Emissionswerten überein.

Eine schnellere Motorregelung könnte in der Zukunft auch ein weiteres Problem moderner Dieselmotoren lösen: Der Verbrennungsprozess ist sehr dynamisch – wichtig dafür, dass das Fahrzeug sofort reagiert, wenn der Fahrer auf das Gaspedal tritt. Physische Sensoren, die die Rohemmisionen erfassen, reagieren stets mit einer Verzögerung von bis zu zwei Sekunden auf die Änderung des Motorbetriebszustandes. Hinzu kommt die Trägheit der Systeme zur Abgasnachbehandlung. Dadurch kommt es kurzzeitig zu erhöhten Emissionen. „Wir sind zuversichtlich, mit modernen Regelungsmethoden diese Latenzzeit etwa halbieren zu können“, sagt Boulouchos.

Nicht nur in Europa, sondern auch in Japan wird intensiv daran geforscht, wie die Emissionen des Dieselmotors weiter verringert werden können. So stellte Professor Dr. Jin Kusaka von der Waseda University in Tokio aktuelle Forschungsschwerpunkte der Forschungsvereinigung AICE (Research Association of Automotive Internal Combustion Engines) vor. Auch hier sucht man nach Wegen, die Regeneration des Partikelfilters exakter zu steuern.

Da für jeden Reinigungsvorgang zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt wird, kann eine exakte Kenntnis des tatsächlichen Beladungszustandes über die Lebensdauer des Fahrzeugs zu erheblichen Verbrauchseinsparungen führen. Sowohl für Oxidations- als auch für SCR-Katalysatoren werden Konzepte untersucht, die bei geringeren Temperaturen funktionieren.

Dies ist wichtig, um die nach einem Kaltstart stets erhöhten Emissionen zu verringern. Ein weiterer Ansatz besteht darin, die Ablagerungen, die im Motor durch die Abgasrückführung entstehen, zu reduzieren. Dies würde es erlauben, dauerhaft mit höheren Abgasrückführraten zu arbeiten – die Temperaturabsenkung, die daraus resultiert, führt im Motor zu geringerer NOx-Bildung.

Die erst 2014 gegründete Forschungsvereinigung AICE ist eine der FVV ähnliche Organisation der japanischen Fahrzeughersteller. Dietmar Goericke, Geschäftsführer der deutschen Forschungsvereinigung FVV betont: „Dass sowohl bei uns als auch in Japan so intensiv am Dieselmotor geforscht wird, zeigt das Potenzial, das in diesem Verbrennungs-prinzip steckt. Der Dieselmotor ist für mobile Anwendungen der klimafreundlichste Antrieb. Mit weiterer Forschung wird es möglich sein, die Emissionen auch im realen Straßenverkehr noch einmal deutlich abzusenken.“

Weitere Informationen:

http://www.fvv-net.de

Petra Tutsch | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Ölkatastrophen ökologisch bekämpfen! Erfindung von TUD-Holztechnikern wird im Ostseeraum etabliert
07.01.2019 | Technische Universität Dresden

nachricht LZH-LIBS-System auf dem Weg in den pazifischen Ozean
21.12.2018 | Laser Zentrum Hannover e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ten-year anniversary of the Neumayer Station III

The scientific and political community alike stress the importance of German Antarctic research

Joint Press Release from the BMBF and AWI

The Antarctic is a frigid continent south of the Antarctic Circle, where researchers are the only inhabitants. Despite the hostile conditions, here the Alfred...

Im Focus: Ultra ultrasound to transform new tech

World first experiments on sensor that may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles

The new sensor - capable of detecting vibrations of living cells - may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles.

Im Focus: Fliegende optische Katzen für die Quantenkommunikation

Gleichzeitig tot und lebendig? Max-Planck-Forscher realisieren im Labor Erwin Schrödingers paradoxes Gedankenexperiment mithilfe eines verschränkten Atom-Licht-Zustands.

Bereits 1935 formulierte Erwin Schrödinger die paradoxen Eigenschaften der Quantenphysik in einem Gedankenexperiment über eine Katze, die gleichzeitig tot und...

Im Focus: Flying Optical Cats for Quantum Communication

Dead and alive at the same time? Researchers at the Max Planck Institute of Quantum Optics have implemented Erwin Schrödinger’s paradoxical gedanken experiment employing an entangled atom-light state.

In 1935 Erwin Schrödinger formulated a thought experiment designed to capture the paradoxical nature of quantum physics. The crucial element of this gedanken...

Im Focus: Implantate aus Nanozellulose: Das Ohr aus dem 3-D-Drucker

Aus Holz gewonnene Nanocellulose verfügt über erstaunliche Materialeigenschaften. Empa-Forscher bestücken den biologisch abbaubaren Rohstoff nun mit zusätzlichen Fähigkeiten, um Implantate für Knorpelerkrankungen mittels 3-D-Druck fertigen zu können.

Alles beginnt mit einem Ohr. Empa-Forscher Michael Hausmann entfernt das Objekt in Form eines menschlichen Ohrs aus dem 3-D-Drucker und erklärt: «Nanocellulose...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Smarte Sensorik für Mobilität und Produktion 4.0 am 07. Februar 2019 in Oldenburg

18.01.2019 | Veranstaltungen

16. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

17.01.2019 | Veranstaltungen

Erstmalig in Nürnberg: Tagung „HR-Trends 2019“

17.01.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Zeitwirtschafts- und Einsatzplanungsprozesse effizient und transparent gestalten mit dem Workforce Management System der GFOS

18.01.2019 | Unternehmensmeldung

Der Schlaue Klaus erlaubt keine Fehler

18.01.2019 | Informationstechnologie

Neues Verfahren zur Grundwassersanierung: Mit Eisenoxid gegen hochgiftige Stoffe

18.01.2019 | Verfahrenstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics