Aufbau eines Heißgaskomponentenprüfstandes zwecks Untersuchung des Einflusses der AdBlue(R)-Additivierung auf die Ablagerungsneigung in der Dosierstrecke eines Euro VI NFZ-Abgasnachbehandlungssystems

Abstract

Umweltschutz und Emissionsgrenzwerte werden in der heutigen Zeit immer wichtiger. Gerade der Schadstoffausstoß von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor stellt eine große Problematik in Bezug auf Umwelt und Mensch dar. Daher werden Emissionswerte, die den Ausstoß regeln sollen, eingeführt. Unter der Bezeichnung Euro 6 wird die aktuell gültige Norm aufgeführt. Sie reglementiert unter anderem den Ausstoß von Stickoxiden (NOx). Eine mögliche Form der Entstickung von Abgas ist die selektive katalytische Reduktion (SCR). Für das Reduktionsmittel in einem SCR-System wird Ammoniak verwendet. Aus Sicherheitsgründen kann Ammoniak im automobilen Bereich nicht direkt verwendet werden. Es muss über ein Trägermittel entstehen. Als Reaktionsmittelträgerstoff hat sich in diesem Sektor Harnstoff durchgesetzt. Im Temperaturbereich unter 250°C kann Harnstoff aufgrund von entstehenden Folgeprodukten bei der thermischen Harnstoffzersetzung nicht mehr vollständig in Ammoniak NH3 umgewandelt werden. Daraus folgt, dass sich Harnstoffablagerungen in einem Abgasschalldämpfer bilden können. Für grundlegende Untersuchungen, der problematischen Harnstoffablagerung, werden zwei Arten von Prüfständen entwickelt. Diese sollen Aufschluss über den Grund der Ablagerung, sowie mögliche Gegenmaßnahmen, geben. Der Laborprüfstand mit Prinzip-Versuchen soll Aufklärung über die Wandfilmbildung der wässrigen Harnstofflösung auf Metalloberflächen geben. Die verwendete beheizte Platte des Prüfstandes besteht aus dem gleichen Metall wie der NFZ-Schalldämpfer. Ein Nachbau des Abgassystems eines Nutzfahrzeuges soll die gleichen Abgasverhältnisse erzeugen, wie sie im realen Betrieb entstehen können. Der Aufbau des Prüfstandes erfolgt mit Komponenten aus dem NFZ. Das bei der motorischen Verbrennung entstehende Abgas wird durch einen Heißgasstrom ersetzt. Dadurch können Harnstoffablagerungen in der Mischstrecke des Schalldämpfers künstlich erzeugt werden. Dies ermöglicht die Untersuchung von Bauteilen und Additiven, die einer Ablagerung entgegen wirken können.

Nowadays environment protection and emission limit values become more important. A heavy problem related to environment and human being is pollutant emission from combustion engines. Hence emission values are established. Under the designation Euro 6 set out the current valid norm. The Euro 6 norm regulates among other items nitrogen oxide (NOx) emission. A method for removing nitrogen oxides is using the mechanism of Selective Catalytic Reduction in silencer of engines. The SCR system uses ammonia as a reducing agent. In case of handling problems with ammonia in mobile vehicles, reactant carrier is utilized to get indirect ammonia. As a reactant carrier urea has prevailed in this sector. At low exhaust temperatures under 250°C, urea does not effectively convert to NH3 in case of secondary products. The consequence is undesired byproducts from incomplete urea decomposition, which can form urea related deposits in the silencer. For fundamental studies of problematic urea deposits, two types of test benches are developed. These will provide information about the reason for the deposit formation, as well as possible countermeasures. The laboratory test with principle-trials shed light on the wall-film-formation from the aqueous urea solution on metal surfaces. The surface of the test bench consists of the same metal as the commercial vehicle silencer. A replica of the exhaust system of a commercial vehicle shall produce the same exhaust conditions, as they may arise in actual operation. The construction of the test rig has been carried out with components from a commercial vehicle. A hot air stream replaced the exhaust gas from the engine combustion. With this setup artificial urea deposits can be produced in the blender of SCR. These serve for investigations of new parts, like blender, additives in aqueous urea solutions, etc., to reduce urea related deposits.