Untersuchungen zur Ablagerungsbildung und -zersetzung aus Harnstoff in SCR-Systemen
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AUTOREN
Dipl.-Ing. Uladzimir Budziankou ist Wissenschaftlicher itarbeiter im Bereich der M CFD-Modellierung am Ins‑ titut für Fahrzeugantriebe & Automobiltechnik (IFA) an der Technischen Uni‑ versität Wien (TUW).
Untersuchungen zur Ablagerungsbildung und ‑zersetzung aus Harnstoff in SCR-Systemen Langfristige Zuverlässigkeit und hohe Umsätze sind die Hauptkriterien bei der motorischen Abgasnachbehandlung mit selektiver katalytischer Reduktion durch eine Harnstoff-Wasser-Lösung. Ungünstige Betriebsbedingungen können hier zur Bildung von Ablagerungen führen, die die Systemeffizienz verringern. Im FVV-Projekt Nr. 1262 wurde am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Technischen Universität Wien (TUW) deshalb auf fundamentale Art experimentell und numerisch die Bildung von Ablagerungen untersucht.
Christian Kuntz, M. Sc. ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Gruppe Multiphase Processes and Reactors am Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).
Dr. Marion Börnhorst ist Leiterin der Gruppe Multiphase Processes and Reactors am Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).
Prof. Dr. Thomas Lauer ist assoziierter Professor am Institut für Fahrzeug antriebe & Automobiltech‑ nik (IFA) der Technischen Universität Wien (TUW).
© IFA
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2 EXPERIMENTELLER AUFBAU
1 MOTIVATION 2 E XPERIMENTELLER AUFBAU
Detaillierte experimentelle Beobachtungen sind notwendig, um die Prozesse der Ablagerungsbildung zu verstehen und numerische Modelle entwickeln und validieren zu können. Der Prüfstandsaufbau der TUW, BILD 1, ist für die Bildung von Ablagerungen unter Bedingungen entworfen worden, wie sie typischerweise in einem realen mobilen SCR-System vorkommen [3]. Zur Beobachtung der Filmausbreitung aufgrund von Scherkräften und Gravitation wurde eine optisch zugängliche Box integriert, in der die HWLInjektion auf einer 2 mm dicken Aufprallplatte erfolgt. Die Ablenkung der Injektion, die Ausbreitung, die Ablagerungsbildung und die Abkühlung der Aufprallpatte werden simultan mit Laser-, Infrarotthermografie- und Kameraaufnahmen dokumentiert. Ab gastypische Temperaturen und Massenflüsse eines turboauf geladenen Dieselmotors können durch die Wahl des Betriebspunkts eingestellt werden. Stationäre und transiente Experi mente dienen zur Untersuchung des Mechanismus der Ablage rungs bildung unter den verschiedensten Bedingungen, zum Beispiel bei einer Veränderung von Temperatur, Massenstrom oder Injektionsstrategie. Auf dem Prüfstand erzeugte und entnommene Ablagerungen wurden hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung mittels Thermogravimetrischer Analyse (TGA) und Hochleistungsflüssigkeitschromatografie (High Performance Liquid Chromatography, HPLC) untersucht. Die TGA wurde an einem Netzsch STA 409 C durchgeführt, das den Massenverlust durch Verdampfung und die chemischen Reaktionen über die Temperatur dokumentiert. Zur quantitativen Bestimmung der
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