Abgasqualitätsgeregeltes Regenerieren von Dieselpartikelfiltern im Einsatz am Nutzfahrzeugmotorenprüfstand

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Thematik der Regeneration von Dieselpartikelfiltern für Nutzfahrzeugmotoren. Speziell die Katalyse an Dieseloxidationskatalysatoren (DOC) sowie das Regen-erationsverhalten von katalytisch beschichteten Dieselpartikelfiltern (CDPF) wird mittels Untersuchungen an einem Nutzfahrzeugmotorenprüfstand behandelt. Die Haupteinflussfaktoren dabei sind die Beschicht-ungstechnik, der Edelmetallgehalt, die Raumgeschwindigkeit und der Alterungszustand. Über den Ansatz nach Arrhenius lässt sich die Abbrandgeschwindigkeit der Partikelmasse am CDPF mit Bezug zur Stickstoffdioxidbildung darstellen und in Abhängigkeit der Einflussfaktoren bei der Katalyse, sowie dem Einfluss durch Beladungsmasse und Massenstrom an Stickstoffoxiden beschreiben. Um den dauerhaften Motorbetrieb mit CDPF zu gewährleisten (z. B. im andauernden städtischen Betrieb), werden zwei entwickelte Regenerationsstrategien vorgestellt. Die Luftmassendrosselung im Sinne einer Steigerung der Abgastemperatur liefert die Basis zur neu definierten und patentierten Regelgröße Lambda für den Regenerationsbetrieb, die Lambdaregelung. Hierzu wird ein speziell adaptierter Regler vorgestellt. Die zweite Strategie arbeitet mit einer externen Nacheinspritzung von Dieselkraftstoff über einen DOC. Der Kraftstoffbedarf und der Wirkungsgrad werden dabei quantifiziert. Beide Strategien werden im stationären und im transienten Motorenbetrieb gegenübergestellt, beschrieben und mit Bezug zum Normalbetrieb beurteilt. Die Beurteilung liefert eine Aussage mit Blick auf Wirkungsgrad und Abgase, vor allem aber über die Abbrandgeschwindigkeit der Partikelmasse und damit über die Regenerationsdauer. Dem Mehraufwand für die Applikation einer Nacheinspritzung zuzüglich DOC wird durch eine stark verkürzte Regenerationsdauer Rechnung getragen. Die Lambdaregelung hingegen ist kaltstartfähig, was mit einer Nacheinspritzung nicht realisierbar ist.