Pre-Turbine- Catalysts for Passenger Car Diesel Engines

Georg Kellermayr, Reinhard Ratzberger, Peter Rumplmayr, Helmut Eichlseder, Martin Wieser, Francois Jayat, Marcus Bonifer

Research output: Chapter in Book/Report/Conference proceedingConference contributionResearchpeer-review

Abstract

Die Qualitätsregelung des Dieselmotors führt aufgrund des Luftüberschusses zu weitgehend niedrigen Abgastemperaturen. Zudem führen steigende Wirkungsgrade prinzipiell zu sinkenden Abgasenthalpien. Dies erfordert im Warmlauf des Motors Heizstrategien, um den Light-off der Abgasnachbehandlungsanlage möglichst früh zu erreichen, und in weiterer Folge die Kaltstartemissionen zu reduzieren. Meist bedeuten diese Strategien, wie beispielsweise eine späte Verbrennungslage oder eine Drosselung der Ansaugluft, Nachteile im Verbrauch.
Eine bereits mehrfach diskutierte aber unkonventionelle Alternative ist es, Abgasnachbehandlungskomponenten vor der Turbine des Abgasturboladers zu positionieren, wo generell ein höheres Temperaturniveau herrscht. Dies steht jedoch im Konflikt mit einer, im Hinblick auf das dynamische Ansprechverhalten, motornahen Anordnung des Turboladers. Vor allem bei Volllastbeschleunigungen ist der verzögerte Ladedruckaufbau Grund für einen langsamen Drehmomentaufbau. Untersuchungen am Motorprüfstand sowie 1D-Ladungswechselsimulationen haben gezeigt, dass vor allem die thermische Trägheit des Vor-Turbine-Katalysators diese Verschlechterung bedingt. Dazu wurden Dieseloxidationskatalysatoren unterschiedlicher Substratgrößen vor der Abgasturbine verbaut und stationär, dynamisch und in Kombination mit einem NOX-Speicherkatalysator und Dieselpartikelfilter stromab der Turbine untersucht. Um die potenziellen Vorteile im Anspringverhalten des Katalysators ohne Dynamikeinbußen zu evaluieren, wurde des Weiteren anhand einer 0D-Motorsimulation eine Kombination von Vor-Turbine-Katalysator und elektrischem Verdichter (E-Booster) untersucht. Eine Validierung der Simulationen mit E-Booster wird zukünftig auch am Motorprüfstand erfolgen.
Translated title of the contributionVor-Turbine-Katalysatoren in PKW-Dieselmotoren
Original languageEnglish
Title of host publication38th International Vienna Motor Symposium 27-28 April 2017
PublisherSpringer-VDI-Verlag GmbH & Co.KG
Publication statusPublished - 2017

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Kellermayr, G., Ratzberger, R., Rumplmayr, P., Eichlseder, H., Wieser, M., Jayat, F., & Bonifer, M. (2017). Pre-Turbine- Catalysts for Passenger Car Diesel Engines. In 38th International Vienna Motor Symposium 27-28 April 2017 Springer-VDI-Verlag GmbH & Co.KG.

Pre-Turbine- Catalysts for Passenger Car Diesel Engines. / Kellermayr, Georg; Ratzberger, Reinhard; Rumplmayr, Peter; Eichlseder, Helmut; Wieser, Martin; Jayat, Francois; Bonifer, Marcus.

38th International Vienna Motor Symposium 27-28 April 2017. Springer-VDI-Verlag GmbH & Co.KG, 2017.

Research output: Chapter in Book/Report/Conference proceedingConference contributionResearchpeer-review

Kellermayr, G, Ratzberger, R, Rumplmayr, P, Eichlseder, H, Wieser, M, Jayat, F & Bonifer, M 2017, Pre-Turbine- Catalysts for Passenger Car Diesel Engines. in 38th International Vienna Motor Symposium 27-28 April 2017. Springer-VDI-Verlag GmbH & Co.KG.
Kellermayr G, Ratzberger R, Rumplmayr P, Eichlseder H, Wieser M, Jayat F et al. Pre-Turbine- Catalysts for Passenger Car Diesel Engines. In 38th International Vienna Motor Symposium 27-28 April 2017. Springer-VDI-Verlag GmbH & Co.KG. 2017
Kellermayr, Georg ; Ratzberger, Reinhard ; Rumplmayr, Peter ; Eichlseder, Helmut ; Wieser, Martin ; Jayat, Francois ; Bonifer, Marcus. / Pre-Turbine- Catalysts for Passenger Car Diesel Engines. 38th International Vienna Motor Symposium 27-28 April 2017. Springer-VDI-Verlag GmbH & Co.KG, 2017.
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author = "Georg Kellermayr and Reinhard Ratzberger and Peter Rumplmayr and Helmut Eichlseder and Martin Wieser and Francois Jayat and Marcus Bonifer",
year = "2017",
language = "English",
booktitle = "38th International Vienna Motor Symposium 27-28 April 2017",
publisher = "Springer-VDI-Verlag GmbH & Co.KG",
address = "Germany",

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TY - GEN

T1 - Pre-Turbine- Catalysts for Passenger Car Diesel Engines

AU - Kellermayr, Georg

AU - Ratzberger, Reinhard

AU - Rumplmayr, Peter

AU - Eichlseder, Helmut

AU - Wieser, Martin

AU - Jayat, Francois

AU - Bonifer, Marcus

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - Die Qualitätsregelung des Dieselmotors führt aufgrund des Luftüberschusses zu weitgehend niedrigen Abgastemperaturen. Zudem führen steigende Wirkungsgrade prinzipiell zu sinkenden Abgasenthalpien. Dies erfordert im Warmlauf des Motors Heizstrategien, um den Light-off der Abgasnachbehandlungsanlage möglichst früh zu erreichen, und in weiterer Folge die Kaltstartemissionen zu reduzieren. Meist bedeuten diese Strategien, wie beispielsweise eine späte Verbrennungslage oder eine Drosselung der Ansaugluft, Nachteile im Verbrauch.Eine bereits mehrfach diskutierte aber unkonventionelle Alternative ist es, Abgasnachbehandlungskomponenten vor der Turbine des Abgasturboladers zu positionieren, wo generell ein höheres Temperaturniveau herrscht. Dies steht jedoch im Konflikt mit einer, im Hinblick auf das dynamische Ansprechverhalten, motornahen Anordnung des Turboladers. Vor allem bei Volllastbeschleunigungen ist der verzögerte Ladedruckaufbau Grund für einen langsamen Drehmomentaufbau. Untersuchungen am Motorprüfstand sowie 1D-Ladungswechselsimulationen haben gezeigt, dass vor allem die thermische Trägheit des Vor-Turbine-Katalysators diese Verschlechterung bedingt. Dazu wurden Dieseloxidationskatalysatoren unterschiedlicher Substratgrößen vor der Abgasturbine verbaut und stationär, dynamisch und in Kombination mit einem NOX-Speicherkatalysator und Dieselpartikelfilter stromab der Turbine untersucht. Um die potenziellen Vorteile im Anspringverhalten des Katalysators ohne Dynamikeinbußen zu evaluieren, wurde des Weiteren anhand einer 0D-Motorsimulation eine Kombination von Vor-Turbine-Katalysator und elektrischem Verdichter (E-Booster) untersucht. Eine Validierung der Simulationen mit E-Booster wird zukünftig auch am Motorprüfstand erfolgen.

AB - Die Qualitätsregelung des Dieselmotors führt aufgrund des Luftüberschusses zu weitgehend niedrigen Abgastemperaturen. Zudem führen steigende Wirkungsgrade prinzipiell zu sinkenden Abgasenthalpien. Dies erfordert im Warmlauf des Motors Heizstrategien, um den Light-off der Abgasnachbehandlungsanlage möglichst früh zu erreichen, und in weiterer Folge die Kaltstartemissionen zu reduzieren. Meist bedeuten diese Strategien, wie beispielsweise eine späte Verbrennungslage oder eine Drosselung der Ansaugluft, Nachteile im Verbrauch.Eine bereits mehrfach diskutierte aber unkonventionelle Alternative ist es, Abgasnachbehandlungskomponenten vor der Turbine des Abgasturboladers zu positionieren, wo generell ein höheres Temperaturniveau herrscht. Dies steht jedoch im Konflikt mit einer, im Hinblick auf das dynamische Ansprechverhalten, motornahen Anordnung des Turboladers. Vor allem bei Volllastbeschleunigungen ist der verzögerte Ladedruckaufbau Grund für einen langsamen Drehmomentaufbau. Untersuchungen am Motorprüfstand sowie 1D-Ladungswechselsimulationen haben gezeigt, dass vor allem die thermische Trägheit des Vor-Turbine-Katalysators diese Verschlechterung bedingt. Dazu wurden Dieseloxidationskatalysatoren unterschiedlicher Substratgrößen vor der Abgasturbine verbaut und stationär, dynamisch und in Kombination mit einem NOX-Speicherkatalysator und Dieselpartikelfilter stromab der Turbine untersucht. Um die potenziellen Vorteile im Anspringverhalten des Katalysators ohne Dynamikeinbußen zu evaluieren, wurde des Weiteren anhand einer 0D-Motorsimulation eine Kombination von Vor-Turbine-Katalysator und elektrischem Verdichter (E-Booster) untersucht. Eine Validierung der Simulationen mit E-Booster wird zukünftig auch am Motorprüfstand erfolgen.

M3 - Conference contribution

BT - 38th International Vienna Motor Symposium 27-28 April 2017

PB - Springer-VDI-Verlag GmbH & Co.KG

ER -