Der Start und der Warmlauf waren bisher die entscheidenden Phasen für die Abgasemission im Testzyklus. Bei den heute zunehmend verbreiteten Hybridfahrzeugen ergeben sich zusätzliche Anforderungen an die Abgasnachbehandlung durch den Motorstillstand im Start/Stopp-Modus bis hin zum rein elektrischen Fahren bei Plug-in-Fahrzeugen. Die Stillstandszeiten fallen zum Teil sehr unterschiedlich aus und reichen von einigen Sekunden bis zu 20 Minuten und mehr bei den Plug-in-Konzepten. Um hier die erweiterten Anforderungen erfassen zu können, werden in einem gemeinsamen Forschungsprojekt von Umicore AG & Co KG, TU Darmstadt und IVD Prof. Hohenberg entsprechende Untersuchungen durchgeführt. Hierzu wurde als aktuelles Hybridfahrzeug ein Toyota Prius der dritten Generation umfangreich mit Messtechnik ausgerüstet und im realen Straßenverkehr und auch auf der Rolle vermessen. Es zeigt sich wie zu erwarten, dass das Betriebskollektiv wesentlich von verschiedenen Parametern wie z. B. dem Ladezustand der Batterie abhängt. Daraus folgen sehr stark variierende Abgasemissionsverläufe, die von dem Katalysatorsystem auszugleichen sind. Der Verbrennungsmotor läuft selten länger als 30 Sekunden, wobei die Stillstandszeiten sehr unterschiedlich zwischen 2 und 100 Sekunden liegen. Bei Plug-in-Betrieb erweitert sich die Stillstandszeit nochmals je nach Batteriegröße. Hinzu kommen deutlich geänderte Lastverläufe im motorischen Betrieb. Die Katalysatorabkühlung ist dennoch relativ gering. Die Ursache dafür ist, dass im Motorstillstand kein Abgasmassenstrom den Katalysator abkühlt. Entscheidender ist hier vorrangig die Motorapplikation für den optimalen Wiederstart des Motors. Die Applikation der Motorelektronik ist damit durch den Freiheitsgrad der Hybrid-Strategie nochmals komplexer und aufwendiger gegenüber einem konventionellen Fahrzeug. Insgesamt konnten sowohl auf der Straße als auch auf der Rolle keine Emissionsdurchbrüche festgestellt werden. Auch bei längeren Stillstandszeiten bis ca. 15 Minuten ist eine ausreichende Konvertierung vorhanden. Einschränkend ist jedoch anzumerken, dass das bislang untersuchte Katalysatorsystem frisch ist und serienmäßig eine sehr hohe Edelmetallbeladung aufweist. Damit ergeben sich zwei Fragestellungen für die jetzt beginnende zweite Phase des Forschungsprojektes: Welche Auswirkungen ergeben sich bei Einsatz eines gealterten Katalysatorsystems und welches Potenzial zur Verringerung der Edelmetallbeladung ergibt sich bei Einsatz der neuen Umicore Drei-Wege-Technologiefamilie? Erste Versuche an Standardapplikationen bestätigen die hohe Aktivität diese Technologiefamilie bei gleichzeitigem positivem Einfluss auf das Druckverlustverhalten.
Abgasnachbehandlung bei Hybridfahrzeugen - welche Anforderungen ergeben sich daraus?
Emission control of hybrid vehicles - what are the resulting requirements?
2010
25 Seiten, 24 Bilder, 8 Quellen
Conference paper
German
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