Vergleichende Untersuchungen von frischen und gealterten Katalysatoren in Diesel-Abgasnachbehandlungssystemen und der Einfluss von NO_2 auf den NO_x Umsatz

摘要

Die selektive katalytische Reduktion (SCR) von Stickoxiden (NO_x) ist eine vielversprechende Technologie, um geforderte Schadstoffgrenzwerte von dieselbetriebenen Fahrzeugen einhalten zu konnen. Aufgrund der Positionierung des SCR-Katalysators im Abgasnachbehandlungssystem, nach dem Oxidationskatalysator und dem Dieselpartikelfilter, wird die Effizienz infolge der relativ langen light-off Phase nach Motorstart limitiert. Als weitere Herausforderung gilt das Halten der light-off Temperatur wahrend des Betriebs. Insbesondere bei Stadtbussen wird das Erreichen und Halten der Katalysatortemperatur uber light-off infolge der vielen Betriebspunkte mit geringer Leistung erschwert. Ein Ziel dieser Forschungsaktivitat ist die experimentelle und numerische Untersuchung des thermischen Verhaltens und der NO_x Reduktion von SCR-Katalysatoren fur unterschiedliche Fahrprofile von Stadtbussen. Die realen Fahrprofile der Buslinien wurden mit GPS-Datenlogger aufgenommen und decken Lastkollektive reprasentativ fur den regularen Stadtverkehr sowie fur Buslinien mit einem erhohten Mittelgebiergsanteil ab. Die Abgaseigenschaften und der NO_x Umsatz der verschiedenen Zeolith-Katalysatoren wurden am Motorprufstand bestimmt. Diese Informationen dienten als Eingangsparameter fur ein experimentell validiertes numerisches Berechnungsmodell, welches in der Lage ist, den Temperaturverlauf uber die gesamte Abgasnachbehandlungsanlage und den NO_x Umsatz zu beschreiben. Ein weiteres Ziel ist, die Unterschiede hinsichtlich des NO_x Umsatzes fur die Zeolith basierten Katalysatoren inklusive des vorgelagerten DOC-Katalysators in verschiedenen Alterungszustanden zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen signifikante Unterschiede in Bezug auf NO_x fur die verschiedenen Fahrzyklen und Zeolith-Katalysatoren. Zusammengefasst stellt die entwickelte Methodik eine effiziente Hilfestellung zur Evaluierung von NO_x wahrend realer Fahrzyklen dar und erlaubt die Auswahl des am geeignetsten Katalysators fur das individuelle Fahrprofil.