Abgasnachbehandlung Ottomotoren

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Abgasnachbehandlung Ottomotoren

Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung


Aufbau und Funktion der 3-Wege-KonverterAufbauTrägermaterialBeschichtung• Al 2O 3, Stabilisatoren, …• Edelmetalle (Pt, Pd, Rh)• Ce x Zr (1-x) O 2(Washcoat, typ. Dicke 40m)Übliche Konvertergrößen:von 0,1l mit 0,2m²bis 2,5l mit 8m² OberflächeTypische Mittelgröße:1,5l mit 5m² ohne Washcoat ~ 7.000m² incl. WashcoatSeite 716.12.2009Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung


Aufbau und Funktion der 3-Wege-KonverterReaktionsmechanismen im 3-Wege-KonverterOxidationsreaktionen (an Pt, Pd)CO + 1/2 O 2 = CO 2C x H y + (x + y/4) O 2 = x CO 2 + y/2 H 2 OReduktionsreaktionen (am Rh)Seite 8Beschichtung• Al 2O 3, Stabilisatoren, …• Edelmetalle (Pt, Pd, Rh)• Ce x Zr (1-x) O 2(Washcoat)16.12.2009NO + CO = 1/2 N 2 + CO 2(2x + y/2) NO + C x H y =Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung= (x + y/4) N 2 + x CO 2 + y/2 H 2 O


Aufbau und Funktion der 3-Wege-KonverterDiagnose der KonverteralterungSeite 1016.12.2009Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung


Layout von 3-Wege-KonverternBeispiel:Vordere Abgasanlage (AGA)Vor-und UnterbodenkonverterATL nahe KonverterMotornahe KonverterSeite 1116.12.2009Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung


Layout von 3-Wege-KonverternMetallische und Keramische TrägerMetallträgerKeramikträgerMonolithenformenMetallmantelLagerungsmatteSubstratSeite 1216.12.2009Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung


Layout von 3-Wege-KonverternCanningverfahrenCanningStopfenFpushPrinzipFVerfahren• Substrat mit Lagerungssystem wird in einRohrstück geschoben• Anschlussgeometrie anformenWickelnShrinken• Substrat mit Lagerungssystem wird mit einemBlechstreifen umwickelt• Anschlussgeometrie anformen• Substrat mit Lagerungssystem wird in ein Rohrstückgeschoben und anschließend von außen kalibriert• Anschlussgeometrie anformenHalbschale• Substrat wird mit Lagerungssystem zwischen zweiHalbschalen gelegt und in einer Presse verschlossen.• Anschlussgeometrie ist im Bauteil integriertSeite 1316.12.2009Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung


Layout von 3-Wege-KonverternKriterien Robuster Konverterrunde Substrate= robust verpackbarRundStandard-Canning erforderlich;in allen Märkten ohne Einschränkungeneinsetzbarellipsoide Substrate= mit erhöhtem Aufwanddauerhaltbar verpackbarOvalSpaltkalibriertes Canning erforderlich;marktspezifischeEinschränkungen prüfenovale Substrate mitungünstigen Verhältnissen= begrenzt robust verpackbarRace-TrackGBD-kalibriertes Canning erforderlich;nicht für Neuprojektemit US-Abgasgesetzgebung.Substrate mitunsymmetrischer Geometrie= nicht zulässigSchmetterlingDreieckBeim Canning diverse Zusatzmaßnahmenerforderlich; nichtfür Neuprojekte einsetzbar.Seite 1416.12.2009Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung


Layout von 3-Wege-KonverternCanningprozessAdaptives CanningSeite 1516.12.2009Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung


EntwicklungsprozessStrömungsberechnung (z.B. T5 V6 LEV II)Berechnung nach Lastenheftvor Optimierung nach OptimierungSeite 1616.12.2009Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung


Baumustergenehmigung (BMG) KonverterFestigkeit bei Temperatur-Wechselbelastung (NIR Thermografie)Thermografie-MesskatalysatorSichtfenster(Stutzen)F-FID(Abgasentnahme)Lambdasonde(Verschraubung)Thermoelemente(Eintrittsseite)Thermoelemente(Austrittsseite)Seite 1716.12.2009Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung25


EntwicklungsprozessNachweis der Konverter DauerfestigkeitHot- & WarmshakeUntersuchungNachweis einer Mindest-Zeitstandfestigkeit desLagerungssystems desSubstrates(Auslegungsnachweis)SchweißnahtprüfungDokumentation derEinhaltung derSchweißvorgaben(Zentrallabor)FahrzeugdauerlaufEWP: Ehra-Wechsel-ParcoursEVP: Ehra-Verschärfter-ParcoursSeite 1816.12.2009Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung


Ausblick / Herausforderungen‣ Alterungsbeständigkeit der Beschichtungen (Hochtemperatur)‣ Kostenoptimierte Edelmetallbeladung‣ Ultradünnwand & ultraporöse Substrate (Gegendruck, Verbrauch undEdelmetallabsenkung)‣ Evolution der Verpackungsmethoden (Canning) für zukünftige Substrate‣ Erfüllung zukünftiger Umweltanforderungen‣ Standardisierung der Qualitätsanforderungen für die KonverterfertigungweltweitSeite 1916.12.2009Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!Seite 2016.12.2009Abgasnachbehandlung OttomotorenDr. Jens Hadler, Volkswagen Aggregateentwicklung

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