Saubere und wirtschaftliche Abgasnachbehandlung für die Baumaschinen von morgen
- Baumaschinen haben spezifische Anforderungen an die Abgasnachbehandlung und benötigen geeignete Technik für künftige strengere NOx-Emissionsgrenzwerte
- In den Mittelpunkt rücken Strategien und Produkte für eine optimale Betriebstemperatur im Abgasstrang im gesamten Motoren-Kennfeld
- Durch Modularisierung und metallische Substrate wird die motornahe Integration von Katalysatoren in unterschiedlichen Baumaschinen mit demselben Grundmotor einfacher
Regensburg, München, 18. März 2019. Die Continental Division Powertrain zeigt auf der Messe BAUMA in München (8.-14.04.) modulare Lösungen für eine künftige Verschärfung der NOx-Grenzwerte bei Baumaschinen. Voraussichtlich ab Mitte des kommenden Jahrzehnts werden auch Baumaschinen als innerstädtische Emittenten von Stickoxiden (NOx) in den Fokus der Gesetzgebung rücken. Da die Lastkollektiven bei Baumaschinen sehr unterschiedlich und teilweise auch hochdynamisch sind, um eine gute NOx-Umwandlung in allen Betriebspunkten sicherzustellen, verschiebt sich der Entwicklungsschwerpunkt künftig auf eine möglichst kurze Aufheizphase nach dem Kaltstart wie auch die Kontinuität der notwendigen Betriebstemperatur im Abgasstrang. Wegen der langen Produktlebenszyklen von Baumaschinen muss die geeignete Technik für die Abgasnachbehandlung heute schon bereitgestellt und validiert werden. Zu den Lösungsbestandteilen gehören kompakte und massereduzierte, freier formbare metallische Katalysatorsubstrate, elektrisch beheizbare Katalysatoren und eine katalysatornahe Eindüsung von Dieselkraftstoff.
Die neue „Ziehharmonika-Falttechnik“ für metallische Substrate erlaubt asymmetrische, stärker bauraumangepasste Katalysatorformen.
„Was bei Lkw bereits absehbar ist, wird für den Non-Road-Fahrzeugbereich wie Baumaschinen mit nur wenig Verzögerung ebenfalls eintreten. Die NOx-Grenzwerte werden auch hier verschärft werden, so dass die Aufheizphase des Motors über deren Einhaltung entscheiden kann“, sagt Dr. Manuel Presti, Programmleiter bei Powertrain Components, Division Powertrain. „Auf der BAUMA zeigen wir, wie unsere Produkte helfen, die Emissions-Herausforderungen von Baumaschinen zu lösen. Continental arbeitet heute schon mit Herstellern an Strategien für die strengere NOx-Gesetzgebung der Zukunft.“
Optimale Führung der Betriebstemperatur
Baustellen in Städten werden bisher beim Thema NOx-Ausstoß kaum bedacht. Da bei den Stickoxid-Grenzwerten für straßengebundene Nutzfahrzeuge wie Lkw jedoch schon in wenigen Jahren eine deutliche Verschärfung zu erwarten ist, werden die sogenannten Non-Road Fahrzeuge erfahrungsgemäß bald nachziehen. Vor allem die Kaltstartphase ist dabei sensibel, denn der Abgasstrang von Baumaschinen wie Raupen, Baggern und anderen ist erstens relativ lang, hat damit eine hohe thermische Masse und zweitens ist er stärker exponiert, weil er weniger gut durch eine Motorhaube abgedeckt wird als beim Lkw. „Die Herausforderung besteht darin, den Abgasstrang möglichst schnell so aufzuheizen, dass die NOx-Umwandlung einsetzt“, so Dr. Manuel Presti. Je schneller die NOx-Umwandlung einsetzt, desto geringer ist also die lokale NOx-Immission.
Die turbulente CS Folien-Struktur ermöglicht eine höhere Effektivität der Katalysatoren.
Eine gute Strategie ist die motornahe Platzierung der Katalysatoren (Oxidationskatalysator und SCR-Katalysator), damit die Abwärme des Motors möglichst schnell die katalytisch wirksamen Bestandteile erreicht. „Dazu müssen sich die Katalysatoren gut an viele unterschiedliche Baumaschinen mit demselben Grundmotor anpassen lassen“, so Presti weiter. Continental bietet dazu zwei Lösungen: Die neue „Ziehharmonika-Falttechnik“ für metallische Substrate erlaubt asymmetrische und stärker bauraumangepasste Katalysatorformen. Bei Verwendung des schräggelegten metallischen CS-Substrats (Crossversal Structure, CS) ohne glatte Zwischenlage lassen sich zudem rund 20 % Masse sparen. Darüber hinaus ermöglicht die turbulente Folien-Struktur CS eine höhere Effektivität der Katalysatoren, was vor allem im Hinblick auf die kostenintensive Edelmetallbeladung des Substrats vorteilhaft ist. „Substratgeometrien, die eine motornahe Platzierung ermöglichen, sind ein mächtiges Design-Werkzeug für Kunden“, sagt Presti.
Eindüsung von Dieselkraftstoff: Dieses Verfahren ist sehr effizient, weil nur dort geheizt wird, wo die Wärme wirklich benötigt.
Elektrisch heizbare Katalysatorelemente können mit ihrer schnell erzeugten Wärme die Phase überbrücken, bis andere Maßnahmen der Aufheizung wirken. Diese elektrischen Heizelemente können sowohl separat platziert sein als auch in den SCR-Katalysator integriert werden.
Ein weiteres intelligentes Verfahren ist die Eindüsung von Dieselkraftstoff in einem Mischrohr mit anschließender katalytischer Umsetzung unmittelbar vor dem Katalysator. „Dieses Verfahren ist sehr effizient, weil nur dort geheizt wird, wo die Wärme wirklich benötigt wird und man nicht die ganze thermische Masse des Abgasstrangs mitheizt“, so Presti weiter. Beide Strategien – elektrisches Heizen und Dieseleindüsung – lassen sich auch kombinieren.
Mehr zu den NOx-relevanten Produkten und Strategien von Continental für Baumaschinen vom 8. bis zum 14. April 2019 auf der BAUMA in München in Messehalle C5 am Stand 403.
Simone Geldhäuser
Leiterin Medien
Vitesco Technologies