NOx-arme und effiziente Lkw-Abgastechnik

Continental präsentiert auf der 67. IAA Nutzfahrzeuge in Hannover (20. Bis 27. September) Lösungen für eine noch wirksamere Abgasnachbehandlung in Lastkraftwagen. Dabei geht es vor allem darum, die Wirksamkeit der Stickoxidumwandlung (NO_x) in harmlose Abgasbestandteile zu optimieren. Diese Aufgabe stellt sich gleichermaßen bei schweren Lkw für die Langstrecke, bei leichten Nutzfahrzeugen für den städtischen Verkehr aber auch bei kommunalen Fahrzeugen.

Die Herausforderung liegt darin, die Abgasnachbehandlung schnell nach dem Motorstart auf eine wirksame Temperatur zu bringen und dort zu halten. Sehr unterschiedlich sind jedoch die Rahmenbedingungen für die Integration von Katalysatoren und Filtern im Fahrzeug. Wo bei einem Fahrzeugtyp eine motornahe Platzierung von Katalysator und Filter gelingt, kann dies in einem anderen Modell auf Jahre hinaus unmöglich sein, weil der Rahmen schwerer Lkw langfristig definiert ist.

Diesel-Eindüsung

Deshalb hat Continental Lösungen entwickelt, mit denen sich in beiden Situationen weitere Fortschritte bei der NO_x-Umwandlung erzielen lassen. Auf der IAA Nutzfahrzeuge in Hannover wird Continental beide Lösungswege zeigen: die motornahe Platzierung sowie eine Architektur mit einer innovativen Verbindung aus „Diesel-Eindüsung“ und elektrischem Heizelement vor dem Katalysator.

„Künftig wird die NO_x-Performance von Nutzfahrzeugen sowohl auf der Langstrecke als auch im städtischen Verkehr enorm steigen müssen, um neue Grenzwerte im Alltag einhalten zu können“, beschreibt Dr. Markus Distelhoff, Leiter des Bereichs Fuel & Exhaust Management, Powertrain Division. „Mit unseren Lösungen für die Abgasnachbehandlung in beiden grundsätzlichen Architekturen tragen wir sowohl zur Kraftstoffersparnis als auch zur NO_x-Minderung bei.“

Im Abgastrakt Masse sparen und effizient aufheizen

Im Pkw wird der Katalysator oft möglichst dicht an den Motor gerückt, um das Katalysatorinnere schnell auf die nötige Temperatur zu bringen. Im Lkw ist das nicht immer möglich. Gerade die ganz großen Lkw-Zugmaschinen bieten oft nicht den erforderlichen Raum für einen ausreichend dimensionierten motornahen Diesel-Oxidations-Katalysator (DOC). Continental bietet hier zwei Lösungen an: Die neue „Ziehharmonika-Falttechnik“ erlaubt asymmetrische und stärker bauraumangepasste Katalysatorabmessungen. „Mit der neuen Falttechnik findet ein OEM noch am ehesten Platz für einen motornahen DOC im schweren Lkw“, sagt Dr. Manuel Presti, Programmleiter des Geschäftsbereiches Fuel & Exhaust Management. Bei Verwendung des schräggelegten metallischen CS-Substrats (Crossversal Structure, CS) ohne glatte Zwischenlage lassen sich zudem rund 20 Prozent Masse sparen.

Wo das aus geometrischen Gründen nicht geht, bietet eine neue Architektur von Continental die Lösung: Hier wird kurz vor der Schalldämpferbox Dieselkraftstoff in ein Mischrohr „eingedüst“. Unmittelbar stromabwärts folgt ein Heizkatalysator (EMICAT), der den Kraftstoffnebel katalytisch in Wärme umwandelt, die das gesamte Katalysatorsystem aufheizen kann. „Bei dieser Anordnung und in dieser Technologiekombination genügt schon ein geringer Kraftstoffeinsatz, um die erforderliche Heizleistung zu erzielen“, so Presti weiter. Davon profitieren beispielsweise Lieferfahrzeuge im „Postbetrieb“, die wegen der vielen Motorstillstände selten eine ausreichende Motor- und damit Abgastemperatur erreichen. „Dasselbe gilt beispielsweise für Fahrzeuge der Müllabfuhr, die mehr oder weniger ständig im Standgas laufen. Ohne ein geeignetes Thermomanagement im Abgasstrang sind hier kaum NO_x-Fortschritte darstellbar“, beschreibt Manuel Presti.

Robuste Sensoren

Für die eigentliche Selective Catalytic Reduction (SCR) des NO_x im Abgas wird eine wässrige Harnstofflösung in das Abgas eingebracht. Die neue Pumpe (Gen V) bietet optional eine Purge-Funktion, die am Ende des Fahrbetriebs die Harnstoffleitung leert und damit Frostprobleme in der Düse vermeidet. Ist die Düse dagegen einfriersicher, kann die Purge-Funktion entfallen und der Fokus liegt auf einer schnelleren Dosierbereitschaft. Mit einer Förderleistung von bis zu 20 kg/h kann die Pumpe auch zwei Injektoren speisen. Außerdem schützt eine neue Filtrierungsstrategie das komplette System vor Schäden durch verschmutzten Harnstoff. Die Pumpe kann in unterschiedlichen Lagen im Fahrzeug eingebaut werden, um die Integration zu erleichtern. „Eine Schlüsselrolle bei beiden Architekturen spielen unsere robusten NO_x-Sensoren. Sie können auch direkt in das Katalysator-Substrat integriert werden und liefern damit genauere Daten aus dem Inneren des Prozesses für eine noch präzisere NO_x-Steuerung“, so Presti. (ig)