Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.
Im Rahmen des durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten FVV-Projekts „Mechanismen der Belagbildung auf der Oberfläche von Abgasnachbehandlungsanlagen“ wurden auf unbeschichteten Substraten sowie DOCs durch motorische Dauerläufe kohlenstoffbasierte Ablagerungen erzeugt und diese mit diversen Analyseverfahren untersucht.
Im Rahmen des Projekts konnten in dynamischen Fahrzyklen innerhalb von 60 Stunden kohlenstoffhaltige Ablagerungen sowohl auf DOCs als auch auf unbeschichteten Substraten erzeugt werden. Die Oberflächen der AGN-Komponenten wurden dabei alle 10 Stunden fotografisch dokumentiert und es konnten in allen Fällen nach 10 Stunden erste Ablagerungen nachgewiesen werden.
Die Ablagerungen bildeten sich zunächst auf den ersten Millimetern des DOCs bzw. der unbeschichteten Substrate. Dies konnte durch zerstörende Prüfungen einzelner Bohrkerne sowie durch ein 1-D-Gegendruckmodell in Verbindung mit fotografischen Aufnahmen nachgewiesen werden.
Mit zunehmender Dauer der Fahrzeit konnten Änderungen der Ablagerungen nachgewiesen werden. So kam es nach 10 Stunden zunächst zur Reduktion des effektiven Strömungsquerschnitts aller Kanäle der unbeschichteten Substrate und DOCs. Nach weiterer Zeit, abhängig vom Fahrzyklus, kam es zum Austrag der Ablagerung in einzelnen Kanälen, während parallel dazu andere Kanäle weiter oder sogar komplett verblockten. So konnten nach 60 Stunden Ablagerungen nachgewiesen werden, die gesamte Kanäle ausfüllen.
Standardanalysen (TGA, REM-EDX, ICP-OES) zeigten, dass es zu morphologischen Änderungen der Oberfläche von Ablagerungen kommen konnte, dass der Fahrzyklus die thermische Stabilität der Ablagerungen beeinflusste und dass Asche aus dem Motoröl eine untergeordnete Rolle bei der Bildung der Ablagerungen spielten.
Das Umsatzverhalten von DOCs hat sich durch die Ablagerungen im Vergleich zu einer ablagerungsfreien Referenz verschlechtert. Dies war auf Limitierungen im Stofftransport zurückzuführen, da nach der Entfernung der Ablagerungen mittels TPO die jeweiligen Bohrkerne wieder ein zur ablagerungsfreien Referenz vergleichbares Umsatzverhalten zeigten.
In weiteren Versuchen wurde der Einfluss unverbrannter Kohlenwasserstoffe / Kraftstoffe auf die Ablagerungsbildung untersucht. Dazu wurde ein Motor stationär betrieben und mit Hilfe eines Verdampfers wurden Kraftstoffe in das Abgassystem stromaufwärts des DOCs eingebracht.
Hier zeigte sich, dass die Ablagerungsbildung temperaturabhängig war und dass sowohl bei geringen Temperaturen (~ < 170 °C) als auch bei hohen Temperaturen (~ > 400 °C) quasi keine Ablagerungen gebildet wurden. Im Temperaturfenster zwischen 170°C und 400°C kam es hingegen zum Teil zur massiven Ablagerungsbildung. Ferner konnte gezeigt werden, dass die Anströmgeschwindigkeit und damit auftretende Scherkräfte die Bildung von Ablagerungen beeinflussten. Zusätzlich wiesen unterschiedliche Kraftstoffe (EN 590, RME, DMA) verschiedene inhärente Neigungen zur Ablagerungsbildung auf und die Ablagerungen zeigten unterschiedliche thermische Stabilitäten.
Die Entfernung der Ablagerungen konnte durch Scherkräfte bzw. hohe Temperaturen in Verbindung mit Sauerstoff oder Stickstoffdioxid erfolgen.
Weitere Kontaktdetails der Institutsleitung, des Sekretariats, der Oberingenieure sowie der wissenschaftlichen Mitarbeiter finden Sie hier.
Das IGF-Vorhaben Nr. 19460 N, der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen wurde (FVV) über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und –entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Weitere Informationen sowie den Abschlussbericht erhalten Sie über die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V., Lyoner Straße 18, 60528 Frankfurt oder info(at)fvv-net.de