Untersuchungen zum Emissionsverhalten von Nutzfahrzeug-Dieselmotoren:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 12]
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| adam_text | Titel: Untersuchungen zum Emissionsverhalten von Nutzfahrzeug-Dieselmotoren
Autor: Wachter, Wolfgang
Jahr: 1996
SCHRITT- m MM^M BERICHTEy|j| Dr. techn. Wolfgang Wächter, Dalaas Untersuchungen zum Emissionsverhalten von Nutzfahrzeug- Dieselmotoren Reihe 12 : Verkehrs technik/ Fahrzeugtechnik Nr. 266 VDI VERLAG
Inhaltsverzeichnis V ZUSAMMENFASSUNG........................................................................... 1 EINLEITUNG.................................................................................................. 2 TESTVORSCHRIFTEN UND ABGASGRENZWERTE.................................. 2 1 ECE R49 13-Stufentest................................................................................ 2 2 ECE R24 Rauchtest..................................................................................... 2 3 US-EPA Transient-Test ............................................................................... 2 4 US-EPA Rauchtest................................................................................... 2 5 Literaturhinweise ..................................................................................... 3 SCHADSTOFFE .......................................................................................... 3 I Limitierte Schadstoffe................................................................................... 3 1 I Unverbrannte Kohlenwasserstoffe.......................................................... 3 I 2 Kohlenmonoxid...................................................................................... 3 I 3 Stickoxide ......................................................................................... 3 I 4 Partikel ................................................................................. 3 2 Herkunft unverbrannter Kohlenwasserstoffe im Motor 3 3 Entstehung der Partikel 3 4 Entstehung von Stickoxiden 3 4 I Brennstoff-NO 3 4 2 Promptes NO ............................................................................ 3 4 3 Thermisches NO..................................................................................... 3 5 Abhängigkeiten von Emissionen und Verbrauch............................................ 3 6 Chemische Analyse der
Dieselpartikel.......................................................... 3 7 Literaturhinweise ....................................................................................... 4 STATIONÄRES EMISSIONSVERHALTEN 4 1 Veisuchstrager ........................................................................ 4 2 Einfluß der Muldengeometne................................................................... 4 3 Einfluß des Verdichtungsverhältnisses 4 4 Einfluß des Einlaßdrall-Niveaus............................................................ 4 5 Einfluß des Einspritzsystems ...................................................... 4 5 1 Sit/gebohrte (VCO) Düsen 4 5 2 Spritzlochdurchmesser............................................................................ 4 5 3 Anzahl der Spritzlocher......................................................................... 4 5 4 Lange der Spritzlocher........................................................................... 4 5 5 Einspritzrate........................................................................................ 4 5 6 Voreinspritzung..................................................................................... 4 6 Einfluß des Massenstromes durch den Motor 4 7 Einfluß der Ladelufttemperatur..................................................................... 4 8 Einfluß von Kolbendesign und Ringbestückung auf die Schmierölpartikel 4 9 Diskussion und Schlußfolgerungen............................................................. 4 10 Literaturhinweise ................................................................................ ...1 ...4 ...5 ...5 6 ...7 8 ...8 ...9 9 .9 10 10 10 10 11 1 1 11 12 12 12 .13 13 16 16 .17 .20 .22 23 23 24 25 25 26 29 .30 32 32 34 35
VI _ Inhaltsverzeichnis 5 TRANSIENTES EMISSIONSVERHALTEN..............................................................37 5.1 Versuchsträger...........................................................................................................37 5 2 Allgemeine Betrachtungen der Emissionsproblematik im US-EPA Transient-Test ...........................................................................................39 5 3 Methodik...................................................................................................................39 5.3.1 Meßanordnung.....................................................................................................40 5 3 2 Nachbehandlung der Daten.................................................................................41 5 4 Analyse transienter Emissionen..................................................................................42 5 4 1 Kohlenstoff-Emission........................................................................................42 5.4.2 Organisch lösliche Partikel 47 5 4.2 1 Einfluß des Kolben-Ring-Büchsen-Verbandes 47 5 4 2 2 Einfluß der Schmierölqualität 49 5 4.2.3 Einfluß der Kühlwassertemperatur 50 5.4 2.4 Bedeutung der Schlepp-Phasen 51 5.4.2 5 Oxidationskatalysatoren...............................................................................53 5 4 2 6 Einfluß der Kraftstoffqualität........................................................ 54 5 4 3 Kohlenwasserstoff-Emissionen.........................................................................55 5 4 4 Kohlenmonoxid-Emissionen 55 5 4 5 Stickoxid-Emissionen 55 5 5 Entwicklungsschwerpunkte 56 5 6 Zusammenfassung und Schlußfolgerungen 58 5 7 Literaturhinweise 59 6 STRASSENEMISSIONEN 62 6 1 Abgasgrenzwerte 63 6 2 Statistische Grundlagen zur Berechnung der Emissionsfaktoren 63 6.3 Fahrzeuge....................................................... 64 6.4
Motoren............................................. 65 6.5 Methodik ....................................................................... 65 6.5 1 Meßtechnik ................................................... ... . 66 6 5 2 Auswertung und Fahrleistungs-/Emissionsberechnung 66 6.5.3 Fahrmodi......................................... ... 67 6.6 Emissionsfaktoren ............................................................... 68 6 6 1 Emissionsfaktoren fur verschiedene Emissionsklassen und für den Fahrzeugmix 1995..................................................................................... 68 6 6 2 Zukünftige Fahrzeug-und Motorkonzepte 70 6 7 Reale Fahrzustande.......................................... 71 6 8 Vergleich realer Fahrten mit dem ECE R49-Test 74 6 9 Gesamtgewicht- und nutzlastbezogene NO x -Emissionen 76 6 10 Zusammenfassung und Schlußfolgerungen 76 6. 1 I Literaturhinweise........................................................ 77 7 ÜBERLEGUNGEN ZUM LOW NO, DIESEL-PROZESS 79 7 I Emissionsgrenzwerte und Entwicklungsziele 80 7 2 Entstehung von NO und Einflußfaktoren 80 7 3 Versuchsträger.......................................................... 81
Inhaltsverzeichnis VII 7 4 Werkzeuge zur Analyse..............................................................................................81 7 5 Möglichkeiten der Einflußnahme auf die NO-Bildung.................................................83 7 5 1 Beeinflussung der Zusammensetzung der Frischladung........................................83 7 5 2 Beeinflussung der Gaszusammensetzung in Zellen mit Verbrennung....................85 7 5 3 Einflußnahme durch die Verbrennungsfuhrung.....................................................87 7 5 4 Weitere Einflußgrößen........................................................................................90 7 6 Zusammenfassung und Schlußfolgerungen..................................................................91 7 7 Literaturhinweise.......................................................................................................91 8 UNTERSUCHUNGEN ZUR MUTAGENITÄT VON DIESEL-ABGASEN 93 8 1 Problematik................................................................................................................93 8 2 Bildung von Mutagenen.............................................................................................94 8 3 Methodik..................................................................................................................96 8 3 1 Probenahme und Behandlung von Dieselpartikeln................................................96 8 3 2 Nachweis von Mutagenen im Dieselabgas............................................................96 8 4 Motoren ............................................................................................................97 8 5 Versuchskraftstoffe...................................................................................................97 8 6 Versuchsergebnisse............................................................................................98 8 6 1 Einfluß der
Last..............................................................................................98 8 6 2 Einfluß des Kraftstoffes.....................................................................................100 8 6 3 Einfluß der I.adelufttemperatur..........................................................................102 8 7 Diskussion ........................................................................................................103 8 8 Risikoabschatzung....................................................................................................103 8 9 Zusammenfassung und Schlußfolgerungen................................................................104 8 10 Literaturhinweise....................................................................................................105 9 LANGZEIT-EMISSIONSVERHALTEN......................................................................108 9 1 Motor....................................................................................................................108 9 2 Methodik .............................................................................................................108 9 2 I Dauererprobungstest.........................................................................................108 9 2 2 Messungen ................................................................................................109 9 3 Ergebnisse......................................................................................................109 9 4 Schlußfolgerungen ............................................................................................111 9 5 Literatur htnw eise....................................................................................................112
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