Emissionskonzepte für zukünftige dynamische Off-Highway Industriemotor-Anwendungen: Fid-Bau Portal

Emissionskonzepte für zukünftige dynamische Off-Highway Industriemotor-Anwendungen

Pfeifer, A. / Schlager, G. / Jaussi, F.

Emissionsgesetzgebung und steigende Kundenerwartung bedingen eine deutlich höhere Komplexität der nächsten Generation von Industriemotoren. Anwendungsspezifisch werden entweder Stickoxid-Nachbehandlung oder Abgasrückführung und Partikelfilter als Emissionssenkungskonzept zur Erfüllung der Emissionsstufe IIIB/Tier 4interim zum Einsatz kommen. Die für Erdbewegungsmaschinen favorisierte Abgasrückführung in Verbindung mit Partikelfilter bewirkt eine Verdopplung der Motorsensorik und -aktuatorik im Vergleich zur aktuellen Situation am Stufe IIIA-Motor. Neben akkurater Kraftstoffzumessung mittels Common Rail Einspritzung kommt vor allem der dynamischen Regelung von Aufladung und Abgasrückführung eine wesentliche Rolle zu. In diesem Beitrag werden die dynamischen Anforderungen des Non-Road Transient Cycle dem realen Dynamikverhalten in Baumaschinen gegenübergestellt, die Potentiale und Grenzen kennfeld- und modellbasierter Luftpfadregelungen vorgestellt, und diese in charakteristischen Sequenzen des Non-Road Transient Cycle sowie des für Bagger typischen Lastzyklus bewertet. Die stärkste Limitierung der dynamischen Lastannahme ist durch den vergleichsweise trägen Ladedruckaufbau gegeben. Mittels kurzzeitiger Lufteinblasung ins Saugrohr (pneumatic Boost) steht unmittelbar der Volllast-Ladedruck ohne erhöhte Ladungswechselarbeit oder signifikant erhöhte NO(x)-Emissionen zur Verfügung, wodurch Hoch-AGR-Motorkonzepte wieder ein ausgezeichnetes Dynamikverhalten zurückerhalten. In einem Ausblick wird auf die Situation für Stufe IV/Tier 4final eingegangen und ein Gesamtsystem-optimaler Ansatz der Kombination inner- und nachmotorischer Maßnahmen zur Darstellung der ab 2014 gültigen Emissionsgrenzwerte für Industriedieselmotoren im Leistungsbereich von 130 kW bis 560 kW vorgestellt.