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Kompetenz in der Abgasrückführung Weltweit (z.B. Europa, USA, China und Indien) wird bei Diesel-Verbrennungsmotoren die Limitierung der Abgasemissionen, kontinuierlich reduziert. Seit 2005 gilt in Europa die Euro 4, ab 2009 die Euro 5 und ab 2014 Euro 6. Um diese strengen Abgas-vorschriften bei Dieselmotoren erfüllen zu können, müssen die Lösungen für Systeme zur Schadstoffreduzierung stetig verbessert werden. Besonders gilt das für die Grenzwerte der Stickoxide (Nox), die für Euro 5 0.18g/km und für Euro 6 0,08 g/km betragen sollen, d.h. im Vergleich zu heutigen Vorschriften noch deutlich reduziert werden müssen. Zur Erfüllung heutiger wie auch zukünftiger Abgasvorschriften hat die Pierburg GmbH in Neuss verschiedene Komponenten für Abgasrückführungs-Systeme entwickelt, die Pierburg direkt an die Automobilindustrie liefert. Zu ihnen gehören: das AGR Kühler-Modul, ein neues elektromotorisches AGR-Ventil, kurz EM-AGR sowie das innovative High Flow AGR Ventil. Mit seiner Erfahrung aus rund 65 Mio. produzierten Abgasrückführsystemen bietet Pierburg die optimale Lösung für jeden Markt und leistet einen wesentlichen Beitrag zur fortschreitenden Emissionsreduzierung von Otto- und Dieselmotoren, bei Pkw und Nutzfahrzeugen, denn durch die Rückführung der Abgase sowie die Verminderung der Abgastemperaturen lassen sich die Stickoxidemissionen um bis zu 70 Prozent senken. 1. Abgasrückführung bei Dieselmotoren - Das AGR-Kühler-Modul mit einem elektromotorischen Diesel AGR-Ventil Konzepte zur Abgaskühlung werden gerade in Zukunft an Bedeutung gewinnen, denn Dieselmotoren sind aufgrund der stetig steigenden Anforderungen der Abgasgesetzgebung zukünftig ohne AGR-Kühlung nicht mehr denkbar. Pierburg setzt dabei auf ein neuentwickeltes AGR-Kühler-Modul. Das AGR-Kühler-Modul besteht aus einem kühlwasserdurchströmten AGR-Kühler mit integriertem Bypass, einer Klappe, die bedarfsgerecht zwischen Kühler- und Bypassbetrieb umschalten kann, einem elektrischen Umschaltventil (EUV) zur Aktivierung der Bypassklappe und einem elektromotorischen Diesel AGR-Ventil (EM-AGR) zur Steuerung der AGR- Rate. Das Modul wird aus Aluminium-Druckgussteilen aufgebaut. Eine separate Kühlung des Ventils ist durch die Nähe zum Kühlwasserkreislauf für die meisten Applikationen nicht erforderlich. Das elektromotorisch angetriebene AGR-Ventil weist einen berührungslosen Hubsensor auf, der zusammen mit dem Luftmassensignal eine in allen Betriebszuständen präzise Mengenregelung der Abgasrückführrate ermöglicht. Die Unempfindlichkeit des Ventils gegenüber Verschmutzung wird sichergestellt durch einen starken elektromotorischen Antrieb und durch eine Ventilsitz- und Ventiltellerkonstruktion, die auch mit Ablagerungen eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet. Auf Grund der auftretenden hohen Abgastemperaturen von bis zu 650°C wird das zum Einsatz kommende Pierburg EM AGR-Ventil mit optionaler integrierter Ansteuerelektronik bei Bedarf mit Kühlwasser oder mit Motorladeluft gekühlt. Das beim AGR-Kühler-Modul zum Einsatz kommende neuentwickelte EM-AGR der 2. Generation unterscheidet sich im Vergleich zu seinem Vorgängermodell dahingehend, dass der Motor nicht mehr in das Ventilgehäuse aufgenommen, sondern der Antrieb jetzt als eigenständige und universell einsetzbare Komponente ausgeführt ist. Der integrierte Stecker kann wahlweise in drei verschiedenen Positionen nach Kundenwunsch ausgerichtet werden. Dieses neue Antriebskonzept lässt zudem durch die thermische Abkoppelung zum Abgasführenden Gehäuse eine höhere Temperatur am Gehäuseflansch (200°C statt 140°C) zu und bietet die Möglichkeit einer zusätzlichen thermischen Isolierung. Das kontaktlose Sensorelement ist nun bereits im Aktuator integriert. Ein weiterer Vorteil ist das kundenspezifische Druckgussgehäuse. Mit diesem Gehäuse können bei gleichzeitigem Kostenvorteil die Kundenwünsche erfüllt werden. Die wahlweise elektrisch oder pneumatisch geschaltete Bypassklappe erlaubt eine Umgehung der Kühlstrecke, um dem Motor heißes Abgas zuzuführen. Bei kaltem Motor ergeben sich hierdurch Vorteile im Aufheizverhalten von Motor und Katalysator sowie in der Rohemission der Kohlenwasserstoffe. Durch die kontrollierte Verbrennung in der Kaltstartphase wird zudem die Geräuschentwicklung, das so genannte "Dieselnageln", verringert. Darüber hinaus kann immer dann auf heiße AGR umgeschaltet werden, wenn hohe Abgastemperaturen verlangt werden, z.B. zur Regeneration von Filtersystemen im Abgasstrang. Bei betriebswarmem Motor wird die Bypassklappe geschlossen, so dass die Abgase über den AGR-Kühler gekühlt und dem Motor über das AGR-Ventil geregelt zugeführt werden. In dieser Betriebsart wird die maximale NOx- Reduktion erreicht, da mit zunehmender Abgaskühlung eine erhöhte AGR-Rate bei gleichbleibender Partikelbildung möglich ist. Im Leerlauf und im Teillastbereich regelt das AGR-Ventil kontinuierlich die erforderliche Abgasmenge; bei Volllast bleibt das Ventil geschlossen. Mit dem AGR-Modul der Pierburg GmbH werden die komplexen Kundenforderungen hinsichtlich Kosten, Qualität, Dauerhaltbarkeit, Kompaktheit und Gewicht vollumfänglich erfüllt. Der modulare Ansatz reduziert sowohl die Anzahl der Bauteile als auch die Schnittstellen für den Kunden. 2. Abgasrückführung im Niederdruckbereich: Das Pierburg High-Flow AGR-Ventil Die Rückführung von Abgas in den Brennraum ist eine bekannte und wirkungsvolle Möglichkeit zur Stickoxidsenkung. Die Wirkung erfolgt durch Absenkung der Spitzenbrennraumtemperatur sowie der Senkung des Sauerstoffpartialdrucks im Zylinder. Im Normalfall wird das Abgas vor dem Turbolader entnommen und in den Ansaugtrakt nach dem Verdichter wieder zugeführt. Das wird als hochdruckseitige Ab-gasrückführung bezeichnet. Beim Niederdruck AGR System werden die Abgase hinter dem Partikelfilter entnommen und vor dem Turbolader wieder zugeführt. Zusammen mit der Abgasrückführung im Hochdruck-AGR-Kreis, auch als Dual Loop AGR bezeichnet, bietet das Niederdruck-AGR-Systemen die Möglichkeit, mittels signifikant gesteigerter Abgasrückführmassenströme auf niedrigerem Temperaturniveau die während der Verbrennung im Brennraum des Motors entstehende Stickoxidemission weiter zu senken. Der gleichzeitige Einsatz beider Systeme bietet das größte Potential. Während sich das Hochdrucksystem durch schnelle Verstellmöglichkeit der Rückführmenge sowie in gewünschten Kennfeldpunkten durch hohe Temperaturen des rückgeführten Abgases auszeichnet, kann man mit dem Niederdrucksystem deutlich größere Abgasmengen zurückführen ohne dabei den Wirkungsgrad des Turboladers zu beeinträchtigen. Das erfüllt die Forderung bei Dieselmotoren, eine Rückführraten von deutlich mehr als 60% darzustellen. Diese hohen Abgasmengen benötigt man um zukünftig die strengen Abgasvorschriften bei Dieselmotoren in den USA (Cal. ULEV) und Europa (Euro 6) erfüllen zu können, werden immer höhere Abgasrückführungsraten benötigt. Diese hohen AGR Raten können jedoch nur mit einem zusätzlichen Niederdruck AGR-System realisiert werden. Die Pierburg GmbH kommt dieser Forderung nach und hat für dieses AGR-System ein neues elektrisches High-Flow AGR-Ventil sowie eine elektrische Abgasklappe entwickelt. Das High Flow AGR Ventil zeichnet sich dabei durch hohe maximale AGR-Durchflussmengen bei geringem Differenzdruck sowie einem geringen Druckverlust und eine genaue Dosierbarkeit der AGR-Raten aus. Für eine effiziente Wirkung des Niederdruck-AGR-Systems benötigt man sehr hohe Abgasrückführraten. Durch das niedrige Druckniveau und das niedrige Druckgefälle ist die mögliche Abgasrückführrate allerdings beschränkt. Hierzu bietet Pierburg elektrisch betätigte Abgasklappen an, die hilft durch Drosselung des Abgasstrangs die AGR-Rate zu erhöhen. Die elektrische Abgasklappe ist für sehr hohe Temperaturumgebungen bis 800°C geeignet und steht kurz vor der Serieneinführung. Kontaktinformationen: Folke Heyer Kolbenschmidt Pierburg AG Alfred-Pierburg-Straße 1 41460 Neuss GERMANY Tel.: +49 2131 520-30 10 Fax: +49 2131 520-20 14
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