Dosierkomponenten für SCR-Systeme - hilite.com · Der innovative, weltweite Entwicklungspartner und Serienlieferant der Automobilindustrie Inhalt Hilite-SCR-System 2 Emission standards

Version: scr_0507_1

Serienentwicklung und -Herstellung von innovativen Systemen und Komponenten für die Automobilindustrie

Dosierkomponentenfür SCR-Systeme

�

Der innovative, weltweite Entwicklungspartner und Serienlieferant der AutomobilindustrieDer innovative, weltweite Entwicklungspartner und Serienlieferant der Automobilindustrie

Inhalt

Hilite-SCR-System 2

Emission standards 3

Trade-off 4

Chemical Processes in the SCR-System 4

SCR-Components Gen1- Air-Assisted 5

SCR-Components Gen 2 - Liquid Only 6

Spray of the Dosing System Gen 2 6

Simulation 7

Test Potentials 7

Features SCR-System 7

Um Benzinverbrauch, NOx, CO und Partikelemissionen auch im Hinblick auf die zukünftigen, noch strengeren Anfor-derungen der Abgasgrenzwerte in USA, Europa und Japan für schwere LKW zu erfüllen, müssen die Hersteller Abgasrei-nigungssysteme einsetzen.Hydraulik-Ring entwickelt und fertigt in Serie seit vielen Jahren Dosiersysteme und Komponenten für Abgasreinigungs-systeme, die nach dem SCR-Prinzip ar-beiten. Komponenten von Hydraulik-Ring sind seit Jahren im Serieneinsatz erprobt. Die Anforderungen an Dosiersysteme in Bezug auf Baugröße, Dosiergenauigkeit und Kosten, steigen immer weiter. Mit Hilite / Hydraulik-Ring haben Sie ei-nen Partner der Ihnen auch für diese An-forderungen innovative Lösungen bietet.

Vorwort

�

?


Emissionsgrenzwerte

Der Strassenverkehr ist zu einem erheblichen Anteil Mitverursacher des weltweiten Klimawandels. Besonders die schweren Nutzfahrzeuge verursachen über 50% der Partikel- und Stickoxide-missionen im Strassenverkehr.

Bezeichungen in diesem Heft:

SCR = Selektive Katalytische Reduktion

g/bhp-hr = grams per brake horsepower-hour

g/kWh = Gramm pro Kilowatt-stunde

HC = KohlenwasserstoffNOx = StickstoffPM = Feinstaub / PartikelAdBlue® = 32,5% ige Harnstoff-

Wasser-LösungEGR = AbgasrückführungDPF =Diesel-Partikelfilter

•

•

•

••••

••

an Feinstaub (Ruß) sowie Stickoxiden (NOx) wieder auf. Darauf haben die Ge-setzgeber in den letzten Jahren reagiert und die Emissionsgrenzwerte insbeson-dere für dieselbetriebene Fahrzeuge ver-schärft.

Speziell Dieselmotoren emittieren acht bis zehn mal mehr Stickoxide als Ben-zinmotoren und obwohl sie im Schnitt 20-25% weniger durstig sind und damit weniger CO2 (-11%) ausstoßen, hebt sich dieser positive Effekt durch den Ausstoß

�


Zielkonflikt

Durch innermotorische Maßnahmen lassen sich Kraftsoffverbrauch und Parti-kel reduzieren, dann aber steigt der An-teil der Stickoxide. Den Diesel sauber zu bekommen, ist ab Euro 5, nur durch eine Abgasnachbehandlung möglich. Bei der Abgasnachbehandlung werden Feinstaub und NOx reduziert. Wenn im umgekehrten Fall die NOx Emissionen durch innermotorische Maß-nahmen gesenkt werden z.B. durch EGR (Abgasrückführung) was ein Abkühlen der Verbrennungstemperatur bewirkt, steigt der Anteil der Partikel sowie der Kraftstoffverbrauch. Mit dem SCR-System wurde dieser Ziel-konflikt so gelöst, daß trotz Senkungvon PM und NOx auch der Kraftstoffver-brauch sinkt.

Wege um die entsprechenden Emissionsgrenzwerte zu erreichen

Chemische Vorgänge beim SCR-System

Beim SCR-Verfahren (Selektive Ka-talytische Reduktion) reagiert Ammoni-ak, in einem speziellen SCR-Katalysator, bei entsprechender Temperatur, mit den Stickoxiden im Abgas. Da Ammoniak in reiner Form ein gefähr-licher Stoff ist, wird beim SCR-Verfahren eine32,5%igewässrigeHarnstofflösung(AdBlue®) vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang eingespritzt. Durch eine Hydrolysereaktion wird der Ammoniak freigesetzt und kann im SCR-Katalysator mit den Stickoxiden reagieren. Die Hy-drolyse ist die Spaltung einer chemischen Verbindung durch Reaktion mit Wasser. Dabei wird ein Wasserstoffatom an das eine„Spaltstück“abgegeben,derverblei-bende Hydroxylrest an das andere Spalt-stück gebunden.Die Menge des eingespritzten Harnstoffs ist von der motorischen Stickoxidemissi-on und damit von der momentanen Dreh-zahl und dem Drehmoment des Motors abhängig, deshalb ist es nötig, diesen Einspritzvorgang genau zu steuern.

�


SCR-Komponenten Gen1- Air Assisted

Schematische Darstellung SCR-System Gen1 mit Druckluftunterstützung

Applikation der Komponenten Versorgungseinheit Dosiereinheit

Beim Dosiersystem der ersten Gene-ration wird AdBlue® mittels einer Pumpe zur Dosiereinheit gepumpt. Dort wird das AdBlue® abhängig von Temperatur- und Druckverhältnissen über ein Einspritzven-til in eine Leitung dosiert, in der sie durch einen beschleunigten Luftstrom als Ae-rosol zur Einspritzdüse im Abgasstrom transportiert wird.

Das System eignet sich für gesteuerte Konzepte, vor allem in Fahrzeugen mit Druckluftanlagen.

Seit 2005 bereits 1000-fach in Serie

�


SCR-Komponenten Gen 2 - Liquid Only

Spraybild des Dosiersystems Gen 2

Dosiersysteme der 2. Generation ar-beiten ohne Druckluftunterstützung. Das besondere Merkmal ist die exakte Do-sierung in den Abgasstrahl mittels eines definierten Sprayverhaltens. Dadurch istdas System auch in der Lage in Regel-kreisen noch präziser zu arbeiten.

Die gesetzlichen Anforderungen stei-gen, die Packagegrößen können nicht mehr größer werden (Tank, AdBlue® Tank, Aggregate, Katalysatoren, Partikel-filteretc.)dasbedeutet,daßdieBauräu-me kleiner werden, die Hydrolysestrecke wird kürzer die Form der Hydrolysestre-cke wird anders etc. Hilite ist in der Lage diese Faktoren zu berücksichtigen und sein System an die jeweiligen Randbe-dingungen anzupassen.

Sprühvorgang Start

Versorgungseinheit Dosiereinheit

Sprühphase Sprühvorgang Ende

Exaktes Spray (Tröpfchengrößen von < 27 µm) ist entscheidend für die Hydro-lyse (weiteres Verdampfen und Spaltung in Ammoniak und CO2), so, daß das Am-moniak im Katalysator reagieren kann.

Feines Spray bringt gute Umsatzraten (Anteil der Stickoxidreduktion), aber auch die Menge ist entscheidend, sonst ver-schlechtern sich die Umsatzraten und der Ammoniakschlupf wird zu groß.

�


Simulation

Strömungsverhalten Verhalten der Tröpfchen in der Hydrolysestrecke

Versuchsmöglichkeiten

sehr kleine Tröpfchengröße

optimale angepasste Verteilung

hochpräzise Dosiermenge

•

•

•

Mit Hilfe der Simulation kann das Sys-tem optimal auslegt und virtuell appliziert werden. So kann z.B. der optimale Ein-spritzpunkt und der optimale Einspritz-winkel ermittelt werden.

Sprayverteilung

hochdynamische Anpassung an die Motorbetriebszustände

robustes System

Serienerfahrung durch 1000-fachen täglichen Serieneinsatz.

•

•

•

Merkmale SCR-System

Hydraulik-Ring ist mit modernsten Versuchseinrichtungen ausgestattet:

Klimakammern für sämtliche Hitze- und Frosttests Dauerlaufprüfstände für Pumpen, Ventile und AktuatorenRüttelprüfständeumdiePrüflingein alle Richtungen mit maximalen g-Kräften zu belasten

•

•

•

Heißgasprüfstand um das genaue Verhalten der Komponenten am Auspuff zu testen Komponentenprüfstände Malvern Spray Analyzer zur exakten Messung der Tröpfchengröße

•

••

Klimakammer Komponentenprüfstände Prüfstand zur Messung der Tröpfchengröße

Verhältnis der Tröpfchengröße zu einem Haar

www.hilite.com - [email protected]

Motoranwendungen Getriebe-anwendungen

Komponenten für Emissionssysteme

Ventile

Europazentrale Werk Marktheidenfeld:Am Schlossfeld 597828 MarktheidenfeldTel.: +49 (0) 9391 911- 01Fax: +49 (0) 9391 911- 121

Werk Nürtingen:Weberstr. 1772622 NürtingenTel.: +49 (0) 7022 9226 - 0Fax: +49 (0) 7022 9226 - 298

Werk Seckach:In der Au 1074743 SeckachTel.: +49 (0) 6292 709-0Fax: +49 (0) 6292 709-50

Sales Office in USA:2701 Cambridge CourtSuite 218Auburn Hills, Mi. 48326Tel.: 248.475 - 4580Fax: 248.475 - 4581

Documents

Dosierkomponenten für SCR-Systeme - hilite.com · Der innovative, weltweite Entwicklungspartner und Serienlieferant der Automobilindustrie Inhalt Hilite-SCR-System 2 Emission standards