RWTH Aachen University startet BMBF-gefördertes Projekt zur Erforschung von neuartigen Abgasnachbehandlungssystemen für ultra-reine Motoren

Aachen: Im September 2017 hat die RWTH Aachen gemeinsam mit weiteren Partnern ein Projekt zur For-schung an neuen Abgasnachbehandlungssystemen für ultra-reine Motoren mit höchsten Wirkungsgra-den begonnen. Gefördert wird das Projekt „Effiziente DeNox-Strategie für mager betriebene Verbren-nungsmotoren“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Das Projektkonsortium besteht aus den RWTH-Einrichtungen Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschi-nen (VKA), Institut für Anorganische Chemie (IAC), Institut für Technische und Makromolekulare Che-mie (ITMC) und Gemeinschaftslabor für Elektronenmikroskopie (GFE), dem Institut Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IEK-1) am Institut für Energie- und Klimaforschung des Forschungszentrum Jülich GmbH sowie den Firmen Clariant AG, FEV Europe GmbH, Ford-Werke GmbH, DEUTZ AG, Sasol Germany GmbH und Umicore AG & Co. KG.

Das Projekt bietet erstmalig die Möglichkeit, Katalysatoren in ihrer Gesamtheit abzubilden: von der Ma-terialforschung über die Produktion von Materialien und Katalysatoren sowie die Simulation und Ent-wicklung von Betriebsfunktionen wie Steuerung und Regelung bis hin zur Einbindung der Katalysatoren ins Fahrzeug. Hierbei werden neben PKW auch Nutzfahrzeuge und Maschinen mit Verbrennungsmotor einbezogen.

Derzeitige und zukünftige Emissionsgesetzgebungen für Verbrennungsmotoren stellen nicht nur durch strenge Grenzwerte für Schadstoffe und anspruchsvolle Testzyklen sehr hohe Anforderungen an das Motormanagement und das Abgasnachbehandlungskonzept, sondern auch durch die aufkommenden Effizienzziele. Ein wichtiges Mittel zur Wirkungsgradsteigerung moderner Motoren und somit zur Sen-kung des spezifischen CO2-Ausstoßes pro Kilometer ist der ungedrosselte (magere) Betrieb mit Luft-überschuss, der jedoch einen erheblichen Mehraufwand zur Reinigung der Abgase von gesetzlich limi-tierten Schadstoffemissionen erfordert. Technisch umgesetzt wurden bisher zwei Verfahren. Der Spei-cherkatalysator arbeitet diskontinuierlich, er speichert Stickoxid (NOx) im Katalysator und muss regel-mäßig im Betrieb unter Luftmangel, was durch eine Änderung des Motorbetriebs erreicht wird, regene-riert werden. Der SCR-Katalysator arbeitet kontinuierlich durch die zusätzliche Gabe von AdBlue®, welches Ammoniak (NH3) als Reduktionsmittel bereitstellt. Die zukünftigen Emissions-Grenzwerte sind jedoch nur durch konzeptionelle und technische Modifikationen bei der Abgasnachbehandlung einzu-halten. Dazu sollen die bisher bekannten Katalysatortechnologien – der Speicherkatalysator und der
Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen
RWTH Aachen University

Prof. Dr.-Ing. Stefan Pischinger
Dipl.-Ing Peter Dittmann
Forckenbeckstraße 4
52074 Aachen Telefon: +49 241 80-48055
dittmann@vka.rwth-aachen.de

SCR-Katalysator – mit Hilfe neuer Materialien zu einer neuartigen Katalysatortechnologie kombiniert werden. „Die aktuell verwendeten Katalysatortechnologien zur Stickoxid-Abgasnachbehandlung müssen weiter-entwickelt werden, um zukünftige, noch strengere Grenzwerte zu erfüllen. Ziel des Projektkonsortiums ist daher die Entwicklung eines neuartigen Katalysators, der beide Verfahren verbindet. Wir erwarten tiefgreifende Synergieeffekte, die zur weiteren Verbesserung der Abgasnachbehandlung für mager betriebene Motoren genutzt werden.“, sagt Professor Stefan Pischinger, Leiter des Lehrstuhls für Ver-brennungskraftmaschinen an der RWTH Aachen und Sprecher des Projektkonsortiums.

Die Optimierung der verwendeten Materialien auf Basis von Modellen, die Anpassung der Materialpro-duktion bei den Zulieferern, die Verbesserung der Beschichtung der Katalysatorträger und die Entwick-lung von Steuergerätefunktionen für den Betrieb direkt aus den Modellen wird ebenfalls im Projektkon-sortium erforscht. Auch wird das neuentwickelte Katalysatorsystem vor seiner Einbindung ins Fahrzeug auf Motorenprüfständen getestet.

„Die Projektpartner bringen profunde Kenntnisse aus den verschiedenen Bereichen mit. Diese bisher einzigartige interdisziplinäre Zusammenarbeit ermöglicht einen neuartigen Ansatz zur erheblichen Ver-besserung der Katalysatortechnologie für mager betriebene Verbrennungsmotoren“, sagt Peter Ditt-mann, Oberingenieur am Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen.