Regelverhalten der Wasserkühlung einer Abgasrückführung
Miniatur Durchflussturbinen unter extremer Einsatzbedingung
Auch wenn in Hinblick auf die starken Veränderungen in der Automobilbrache in Richtung Elektromobilität der Verbrennungsmotor rückläufig ist, wird im Bereich Abgasreinigung und Effizienz weiter geforscht und entwickelt (Verschärfung der Emissionsgrenzwerte im Rahmen der geplanten zukünftigen Euro-7-Abgasnorm).
Die Abgasrückführung (AGR), ist ein wichtiges Verfahren bei der Reduzierung von Schadstoffen bei Diesel- und Ottomotoren.
Heutige und zukünftige Abgasgrenzwerte erfordern eine gekühlte Abgasrückführung, welche kurz beschrieben wie folgt funktioniert:
Unmittelbar hinter den Zylindern, also dem Verbrennungsraum, werden die Abgase über das sogenannte AGR-Ventil umgeleitet und der Ansaugluft erneut zugeführt. Hierdurch gelangt weniger Sauerstoff in den Zylinder, Folge dessen sinkt die Verbrennungstemperatur im Zylinder.
Durch diese Temperaturabsenkung können die Stickoxidmengen NOx um bis zu 70% reduziert werden, denn je höher die Temperatur ist umso mehr Stickoxide entstehen bei der Verbrennung von Kraftstoffen.
Zusätzlich lassen sich bei Benzinmotoren dadurch auch der Verbrauch und der Ausstoß von Kohlendioxid verringern. Um die Abgastemperaturen noch weiter abzusenken, werden heutzutage AGR Kühler eingesetzt, dadurch entstehen nochmals deutlich weniger Stickoxide.
Das komplex Regelverhalten der AGR-Steuerventile, Ansaugluft Regelklappen und Bypass Klappen des Abgasstroms verlangt ein hohes Maß an Genauigkeit bei der Regelung des Kühlwassers.
Hier kommt die speziell für diese Applikation entwickelte Miniatur Durchflussmessturbine mit gerade einmal 30 mm Länge von TrigasDM zur Anwendung.
Die Messung des Kühlmittelmassenstrom sowie der Kühlmitteltemperatur erfolgt dabei direkt zwischen Motorblock und AGR-Kühler.
Das Signal wird unmittelbar nach dem Messaufnehmer digitalisiert und direkt per CAN-Bus, 0-10 Volt, 4-20 mA an die nachfolgende Erfassungssoftware oder Datenlogger gesendet.
Wie in der Explosionszeichnung zu sehen ist, wird ein serienmäßig verbautes Spritzguss Kunststoffteil gegen die Messturbine ausgetauscht und der AGR-Kühler in Originalposition wieder montiert. So ist es möglich trotz des geringen Bauraums eine Durchflussmessung am AGR Kühler zu realisieren. Die bei den Messungen gewonnenen Daten fließen direkt in die Weiterentwicklung des AGR Regelverhaltens ein und geben den Versuchsingenieuren wertvolle Informationen.
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