Systematische Absicherung von Rußemissionen im Feldversuch RDE

IAV betreibt ein modernes Prüffeld für Dieselpartikelfilter – Grundlage für modellgestützte Regenerationsstrategien

Die Erfüllung künftiger Emissionsgrenzwerte erfordert wirkungsvolle Optimierungen der Abgasnachbehandlung. Voraussetzung dafür ist eine optimal abgestimmte Brenn­verfahrens­applikation, kombiniert mit einer wirksamen Regenerations­strategie für den Partikel­filter. IAV betreibt in Gifhorn ein modernes Prüffeld für Diesel­partikel­filter (DPF), das einen wichtigen Beitrag zur Absicherung der Emissions­reduzierung bei Dieselmotoren leistet.

Eine wesentliche Grundlage der Regenerations­strategien in Dieselfahrzeugen ist die Kenntnis der Ruß­emissionen in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrsituation. „Im Anschluss an standardisierte Versuchsfahrten werden die Rußmengen im Filter sehr genau bestimmt, ohne diesen zu zerstören“, erklärt Professor Kay-Jochen Langeheinecke, Abteilungsleiter Exhaust After­treatment und Simulation bei IAV. „Aus diesen Messungen können wir validierte Beladungs­modelle für den DPF ableiten.“

Reproduzierbare Messbedingungen

IAV betreibt in Gifhorn ein modernes DPF-Prüffeld, das für Partikelfilter aus Pkws und leichten Nutzfahrzeugen ausgelegt ist und permanent weiterentwickelt wird. Ein standardisierter und in zahlreichen Serienprojekten bewährter Arbeitsablauf garantiert dabei reproduzierbare Messbedingungen und -ergebnisse. Zum Ablauf gehört neben den erforderlichen Montage- und Demontage­tätigkeiten selbstverständlich auch eine umfangreiche Dokumentation.

Die Kernaufgabe besteht aus einer Differenzwägung vor und nach dem kontrollierten Rußabbrand zur Regeneration des Filters. Jede Wägung muss dabei durch eine geeignete Konditionierung vorbereitet werden, dies sorgt für einen jederzeit reproduzierbaren Ausgangszustand. IAV-Mitarbeiter bestimmen so die Rußbeladung auf ein zehntel Gramm genau. Nach der Regeneration ist der DPF bereit für die nächste Versuchsfahrt, entweder nach aktuellen RDE-Strecken­profilen oder kundenspezifisch. Eine kontinuierliche Ermittlung der Leergewichte plausibilisiert die Rußbeladungen und kann zudem weitere wichtige Informationen über beispielsweise Asche­beladungen liefern.

„Die besondere Herausforderung steckt in der Bestimmung der sehr geringen Beladungsmengen im Vergleich zum Gesamtgewicht der Abgasanlage“, so Langeheinecke. „Das schaffen wir in ausreichender Genauigkeit nur durch umfangreiche Konditionierungs­abläufe.“

Bis zu 70 Versuchsfahrten pro Woche

Den IAV-Experten steht im DPF-Prüffeld zertifiziertes Messequipment zur Überwachung und Registrierung von Masse und Prozessgrößen wie Temperatur, Massenstrom und Umgebungsbedingungen zur Verfügung. Die kontrollierte thermische Regeneration der Partikelfilter findet unter reproduzierbaren Bedingungen entweder im Fahrzeug oder demontiert im Labor statt. Zudem verfügt das DPF-Prüffeld für die Konditionierung der Partikelfilter über computergestützte Hochleistungsöfen und Gebläse zur Konvektions­trocknung. Hinzu kommen umfangreiche Möglichkeiten zur initialen Alterung der DPF-Substrate.

Im Verlauf zahlreicher Serienprojekte hat IAV die Abläufe der Arbeitsvorbereitung in den letzten Jahren permanent verbessert und standardisiert. „Unsere effiziente Planung und der gestaffelte Ressourcen­einsatz ermöglichen es, mehrere Projekte parallel und bis zu 70 Dauerlauf­fahrten pro Woche durchzuführen“, sagt Langeheinecke. Die Randbedingungen lassen sich flexibel an die Anforderungen jedes Kunden anpassen: Temperatur, Massenstrom und Regenerations- sowie Konditionierungs­zeiten sind frei wählbar, wodurch IAV sich bei den Messungen optimal auf den jeweiligen Partikelfilter und die gegebene Beladung einstellen kann. „Auf zukünftige Themen wie die mobile Messung von Emissionen unter realen Fahrbedingungen (mittels PEMS) und den Ottopartikel­filter (OPF) sind wir bestens vorbereitet“, blickt Langeheinecke nach vorn.