1. Platz Innovativste Projekte der angewandten Forschung

Membran-Technik zur Stickoxidminderung von Dieselmotoren

Mit der weiteren drastischen Verschärfung der Stickoxidgrenzwerte für Großdieselmotoren durch nationale und internationale Vorschriften wird die Einführung inner- bzw. außermotorischer Maßnahmen auch für diese Motorenkategorie unabdingbar. Dies stellt für die Motorenhersteller erhebliche konstruktive und finanzielle Herausforderungen dar.

Daher läuft die Suche nach kostengünstigen, innovativen Verfahren auf Hochtouren. Eine Senkung der Stickoxidemission ist z. B. durch die Verringerung des Sauerstoffanteils in der Verbrennungsluft (Ladeluft) möglich. Ein bekanntes Verfahren, das diesen Effekt ausnutzt, ist die Abgasrückführung. Dabei ist aber ein erheblicher Aufwand zur Verdichtung und Reinigung des Abgases notwendig.

Die inzwischen weit verbreitete SCR-Technologie verursacht darüber hinaus wegen eines zusätzlich notwendigen Betriebsstoffes (AdBlue) zusätzliche Betriebskosten, sowie einen erhöhten Wartungsaufwand wegen einer regelmäßigen Reinigung des abgasbeaufschlagten Katalysators. Eine Alternative, die im WTZ Roßlau erforscht wurde, ist die direkte Änderung der Ladeluftzusammensetzung durch den Einsatz einer stofftrennenden Membran-Einheit.

Dabei konnte an einem 1-Zylinder-Forschungsdieselmotor nachgewiesen werden, dass mit dieser Technik eine innermotorische Stickoxidminderung von bis zu 80 % gegenüber dem Ausgangszustand möglich ist. Die besondere Herausforderung bestand darin, einen Anstieg des Kraftstoffverbrauchs und die Verschlechterung des Rauchverhaltens zu unterbinden.

Für moderne Common-Rail-Motoren ist dies durch eine Kombination von hohem Raildruck, Mehrfacheinspritzung und Optimierung des Einspritzbeginns möglich. Für Motoren mit Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzung ist die Kombination von Membran-Technik und Kraftstoff-Wasser-Emulsion eine hervorragende Möglichkeit, ein äußerst niedriges Emissionsniveau bei hohem Wirkungsgrad zu erreichen.

Bewerber & Institutionen

// Prof. Günther Gern
// Dr. Roland Pittermann
// Dipl.-Ing. Tobias Ehrler

WTZ für Motoren- und Maschinenforschung Roßlau gGmbH

www.wtz.de