Der Verbrennungsprozess in einem Dieselmotor erzeugt Schadstoffemissionen. Diese können weitestgehend durch Oxidationskatalysatoren reduziert werden. Partikelartige Emissionen wie Dieselpartikel sind jedoch nicht reduzierbar und
müssen daher gesondert behandelt werden. Dieselpartikel können aufgrund ihrer
geringen Größe durch die Lungenbläschen in den Blutkreislauf gelangen. Dies kann zu körperlichen Folgeschäden führen.
Die Verwendung von Dieselpartikelfiltern ist erzeit eine effektive Lösung um Partikelemissionen zu reduzieren. Diese Bachelorarbeit zeigt verschiedene Bauweisen von Partikelfiltern auf, die nachträglich auf Baumaschinen aufgebaut
werden können. Im Weiteren wird der wirtschaftliche Mehraufwand durch den
Einsatz eines Partikelfilters beschrieben. Der Verbrennungsprozess sowie die Zusammensetzung der schädlichen Abgase sollen als Wissensgrundlage dienen. Um Aufschluss darüber zu geben, wie effektiv Dieselpartikelfilter arbeiten, hat der
Verfasser dieser Arbeit spezielle Abgastests an einer Baumaschine durchgeführt. Die Reduktion von CO- und Partikelemissionen wurden durch dieses Testverfahren belegt.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Aufgabenstellung
1.2 Definition der Hypothese
1.3 Arbeitsumfeld
2. Grundlagen
2.1 Grundlagen eines Dieselmotors
2.1.1 Arbeitsweise
2.1.2 Thermodynamische Grundlagen des Dieselmotors
2.2 Entstehung von Schadstoffemissionen
2.2.1 Gesetzliche Emissionsgrenzwerte
2.3 Möglichkeiten zur Schadstoffreduzierung
2.3.1 Abgasnachbehandlung
2.3.2 Grundlagen über Dieselpartikelfilter
2.3.2.1 Bauweisen
2.3.2.2 Regenerationsprinzipien
3. Praktischer Teil
3.1 Zweck der Überprüfung
3.2 Testobjekt
3.3 Testumgebung
3.4 Testbetreuer
3.5 Testzeitpunkt
3.6 Testausrüstung
3.6.1 Messung der Abgaswerte
3.6.2 Dieselrußmessung
3.7 Testbeschränkungen
3.8 Einsatznahe Bedingungen schaffen
3.8.1 Bedienung eines CAT 950H Radladers
3.9 Definition des Testablaufes
3.9.1 Position des Messgerätes
3.10 Testresultate
3.10.1 Russmessungen
3.10.2 Abgaswertmessungen
3.10.3 Visualisierung und Interpretation der Ergebnisse
3.10.4 Fazit aus den Messungen
3.10.4.1 Reduzierung der CO-Emissionen
3.10.4.2 Reduzierung der Rußpartikel
3.10.4.3 Messgenauigkeit
4. Diskussion
4.1 Übertragbarkeit der Ergebnisse
4.2 Probleme aus der Praxis
4.3 Erfahrungsberichte
5. Wirtschaftliche Betrachtung
5.1 Bisherige Situation am Baumaschinenmarkt
5.2 Workshop „ULI“ (Urbane Luft Initiative)
5.3 Kosten einer Filternachrüstung
5.4 Staatliche Förderungen
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, die Wirksamkeit der Nachrüstung von Dieselpartikelfiltern bei Baumaschinen in der Praxis zu untersuchen und zu verifizieren, ob die vom Hersteller angegebenen Reduktionsraten für Schadstoffe unter realen Einsatzbedingungen erreicht werden.
- Grundlagen der Dieselmotor-Verbrennung und Schadstoffentstehung
- Technische Funktionsweisen verschiedener Partikelfiltersysteme
- Durchführung und Auswertung praktischer Abgastests an einem CAT 950H Radlader
- Analyse der wirtschaftlichen Aspekte und staatlicher Förderungen für Nachrüstungen
- Diskussion der betrieblichen Erfahrungen und Probleme aus der Baupraxis
Auszug aus dem Buch
2.3.2.1 Bauweisen
Je nach Filtereffizienz und Arbeitsprinzip unterscheidet man offene und geschlossene Systeme.
Offene Systeme: Mit offenen Systemen sind Abscheidegrade von bis zu 60% möglich. Durch die offene Auslegung kann dieser Filtertyp nicht verstopfen. (vgl. Huss Umwelttechnik GmbH, Dieselpartikelfilter, 11.Mai 2006).
Vorteilhaft wirkt sich jedoch nur die geringe Erhöhung des Abgasgegendrucks aus, was dazu führt, dass der Kraftstoffverbrauch nicht oder nur wenig ansteigt.
In offenen Systemen arbeitet ein sogenannter Durchflussfilter. Er besteht aus dünnen Stahlfolien, hitzebeständigen Faserfließen oder Geflechten, in denen die Partikel vom Abgas getrennt und zur Anlagerung auf die innere Oberfläche des Filters gebracht werden. Durch geeignete Vorrichtungen erreicht man, dass der größte Teil des Abgasstromes durch den Filter gelenkt und so gereinigt wird. Der Rest fließt ungefiltert durch. (Effizienz von Filtersystemen, www.stmugv.bayern.de)
Geschlossene Systeme: Mit geschlossenen Systemen sind Abscheidegrade über 90% realisierbar, jedoch sind Filterverstopfungen vorprogrammiert. Aus diesem Grund muss ein Regenerationsverfahren zur Absonderung der Dieselpartikel verwendet werden. (vgl. Huss Umwelttechnik GmbH, Dieselpartikelfilter, 11.Mai 2006).
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Arbeit erläutert die Problematik der Dieselpartikelemissionen bei Baumaschinen und stellt die Hypothese auf, dass ein Partikelfilter die Schadstoffe um mindestens 90 % reduziert.
2. Grundlagen: Es werden die technischen Basisdaten eines Dieselmotors, die Entstehung von Abgasen und der Stand der Technik bei Partikelfiltern sowie Regenerationsverfahren beschrieben.
3. Praktischer Teil: Detaillierte Darstellung des Testaufbaus an einem CAT 950H Radlader, der Messmethodik sowie der Messergebnisse für CO und Rußpartikel unter verschiedenen Lastzuständen.
4. Diskussion: Kritische Auseinandersetzung mit den Testergebnissen, der Übertragbarkeit auf andere Maschinen und ein Überblick über Praxisberichte von Baumaschinenbetreibern.
5. Wirtschaftliche Betrachtung: Analyse der Kosten für die Filternachrüstung im Verhältnis zum Anschaffungspreis und Erläuterung der aktuellen staatlichen Förderprogramme in Wien.
Schlüsselwörter
Baumaschinen, Dieselpartikelfilter, Schadstoffemissionen, Rußpartikel, Kohlenmonoxid, Abgastests, CAT 950H, Filterregeneration, Feinstaub, Umweltschutz, Motormanagement, Filternachrüstung, Emissionsgrenzwerte, Verbrennungsprozess, Partikelreduktion
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der Wirksamkeit von Dieselpartikelfiltern bei Baumaschinen zur Reduzierung von Schadstoffemissionen wie Ruß und Kohlenmonoxid.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen umfassen die Technik von Dieselmotoren, die Funktionsweise von Partikelfiltern, praktische Emissionsmessungen an Baumaschinen sowie wirtschaftliche Aspekte der Nachrüstung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es zu überprüfen, ob die vom Hersteller versprochene Reduktionsrate der Schadstoffe von mindestens 90 % unter realen Betriebsbedingungen einer Baumaschine tatsächlich erreicht wird.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wurde eine empirische Testreihe an einem CAT 950H Radlader durchgeführt, bei der Abgaswerte vor und nach dem Partikelfilter unter verschiedenen Motorlasten gemessen und verglichen wurden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine theoretische fundierte Einführung in die Abgastechnik, die detaillierte Beschreibung des Testaufbaus, die Auswertung der Messdaten sowie eine Diskussion praktischer Erfahrungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind Baumaschinen, Dieselpartikelfilter, Abgasreinigung, Emissionsmessung und Wirtschaftlichkeit der Nachrüstung.
Warum wurde ein CAT 950H als Testobjekt gewählt?
Die Maschine wurde für den Test bereitgestellt und ermöglichte durch ihre technische Ausstattung und ihren Einsatz in einer Abfallbehandlungsanlage eine realitätsnahe Untersuchung unter praxisrelevanten Lastzuständen.
Welche Rolle spielt der Hersteller Engelhard in der Arbeit?
Der Rußfilter der Firma Engelhard dient als konkretes Fallbeispiel. Die vom Hersteller angegebenen Reduzierungsraten von 90 % bilden die Grundlage für die zu verifizierende Hypothese.
- Quote paper
- BSc. Johannes Maschl (Author), 2007, Einsatz von Partikelfiltern bei Baumaschinen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/87192
