EU-Projekt „Powerful“

Ein signifikanter Schritt zur CO2-Reduktion basierend auf einem effizienten 3-Zylinder TDI®

26. Oktober 2014 | Engineering Service

Nur 95 g/km CO2-Ausstoß im NEFZ: Im EU-Projekt „Powerful“ haben FEV und VW AG motorische Maßnahmen sowie ein spezielles Abgasnachbehandlungssystem (AGN) entwickelt, um die CO2-Emissionen im NEFZ auf unter 98 g/km zu senken. Gleichzeitig unterschreitet die erarbeitete Konfiguration die EU6-Emissionsgrenzwerte um zehn Prozent. Das Versuchsfahrzeug vom Typ VW Golf Variant wurde dabei sowohl im NEFZ als auch in dynamischeren Fahrzyklen auf Rollenprüfstand und Straße untersucht. Das Aggregat – ein 3-Zylinder TDI®-Motor mit 1,4 Litern Hubraum der VW AG – verfügte über eine optimierte Hochdruck-Einspritzpumpe, einen wälzgelagerten Turbolader, Stahlkolben, Verbrennungsregelung sowie einen entkoppelten Riementrieb für die Nebenaggregate.

Darüber hinaus wurde ein homogenes Brennverfahren (LTC = Low Temperature Combustion) in bestimmten Kennfeldbereichen aktiviert sowie eine spezielle Kraftstoffmischung verwendet. Mittels dieser Maßnahmen und zielgerichtet optimierter Kalibrierung konnte im NEFZ eine CO2-Emission von nur 95 g/km bei Einhaltung der Emissionszielwerte erreicht werden.

Zielführende Kombination

Das von VKA und FEV entwickelte innovative AGN-System besteht neben einer konventionellen, motornahen DOC/DPF-Kombination aus einem Abgasreformer, einem im Unterboden angeordneten NOx-Speicherkatalysator (NSK) sowie einem dahinter angebrachten SCR-Katalysator. Dieser SCR-Katalysator speichert das bei der Regeneration des NSK gebildete NH3 und reduziert damit Stickoxide (NOx) hinter dem NSK. Eine weitere Besonderheit stellt der über Abgasklappen schaltbare Bypass dar. Mit ihm wird der Abgasstrom um den NSK herumgeführt und direkt in den SCR-Katalysator geleitet. Dies geschieht immer dann, wenn der NSK regeneriert werden muss. Im Rahmen des „Powerful“-Projektes wird das benötigte fette Gasgemisch durch einen Reformer erzeugt, der im Versuchsfahrzeug zunächst durch eine Gasflasche simuliert wurde. Sowohl im NEFZ als auch im WLTC wurden die EU6-NO-Emissionen klar unterschritten. In zufällig spezifizierten Zyklen, die Realweltbetriebsbedingungen abbilden und mit drei verschiedenen Fahrweisen (soft, normal, aggressiv) durchgeführt wurden, zeigt sich eine deutliche Korrelation zwischen NOx und CO2-Emissionen. Bei zurückhaltender Fahrweise werden sogar niedrigere CO2-Emissionen als im NEFZ erzielt während gleichzeitig der NOx-Grenzwert sicher eingehalten wird. Bei dynamischer Fahrweise steigt der Kraftstoffverbrauch signifikant an und die NOx-Emissionen übersteigen den Grenzwert. Die Untersuchungen, die zu den beschriebenen Ergebnissen geführt haben, wurden durch das EU 7th Framework Program [FP7/2007-2011] grant agreement No. 234032 gefördert. Die Autoren bedanken sich für die Förderung bei der EU und allen Beteiligten, die zum Erfolg des Projekts beigetragen haben.

 

Die Abbildung zeigt CO2-Emissionen (oben) und NOx-Emissionen (unten) in verschiedenen Zyklen.

 

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