Gå til indhold
TechFocus: Hvordan efterbehandler Audi udstødning fra benzin- og dieselmotorer

Nyhed -

TechFocus: Hvordan efterbehandler Audi udstødning fra benzin- og dieselmotorer

Audi anvender avancerede systemer til udstødningsefterbehandling med henblik på at overholde de hele tiden lavere emissionsgrænseværdier. Udover tiltagene i motorerne kan de nyeste benzin- og dieselmotorer overholde de strenge regulativer takket være højtydende og højtudviklede systemer til rensning af udstødningen. I både TDI- og TFSI-motorerne suppleres udstødningsefterbehandlingen med katalysatorer af partikelfiltre.

Hvad er udfordringerne med udstødningsrensningen på nuværende tidspunkt?

Hvor meget kravene i henhold til emissionsregulativerne er blevet strammet, kan ses ud fra de påkrævede værdier for eksempelvis udledningen af kvælstofilter for dieselmotorer. Mens grænseværdien i henhold til Euro-3-normen fra år 2000 lå på 500 mg/km, så er den tilsvarende grænseværdi gældende for nye typegodkendelser i henhold til Euro 6d-normen kun 80 mg/km fra 2020. I løbet af to årtier er grænseværdien altså faldet til under en sjettedel. Og hele 56 % af den samlede reducering blev indført med overgangen fra Euro 5- til Euro 6-normen. Fra den 1. januar 2020 blev de tidligere gældende i Euro-6d-TEMP-grænseværdier afløst af Euro-6d-normen i forbindelse med typegodkendelse af nye modeller. Fra den 1. januar 2021 skal alle nyindregistrerede biler opfylde de nye betingelser. I den forbindelse gælder også de strenge forskrifter i henhold til RDE-testmetoden (Real Driving Emissions), som måler emissionerne under reelle kørselsforhold. Kvælstofilte – med den kemiske betegnelse NOx – opstår, når kvælstof fra luften reagerer med ilt i forbrændingsprocessen. Andelen af kvælstofilte er særligt højt i forbindelse med dieselmotorer, fordi disse motores funktionsprincip omfatter et overskud af luft.

Hvordan har Audi opbygget sit udstødningsrensningssystem til V6 TDI-motorer?

I Volkswagen koncernen har Audi ansvaret for grundudviklingen af V6 TDI-motorerne af den nye generation Evo 3. I takt med de stigende krav med strengere udstødningsnormer er ingeniørerne nødt til at forbedre virkningsgraden af udstødningsrensningen. Når det gælder udstødningsefterbehandlingen, kræver dette blandt andet en større volumen i katalysatorerne. Med den aktuelle nyudvikling til V6 TDI er det lykkedes for Audi at konstruere en kompakt kombination af alle teknologierne. Udstødningssystemerne, som ligger udvendigt langs de to cylinderrækker, flyder sammen bag motoren og foran forpladen mod kabinen. Der er udstødningsturboladeren placeret. Direkte bagved har udstødningssystemet en oxyderingskatalysator – også kaldet NSC. Navnet står for NOx Storage Catalyst eller kvælstofilteopsamlingskatalysator. I direkte forbindelse dermed sidder et dieselpartikelfilter med SCR-belægning (SDPF). Forkortelsen SCR står for Selective Catalytic Reduction. Længere bagude i udstødningssystemet under bilens bund er der placeret endnu en SCR-katalysator.

Hvordan fungerer udstødningsrensningen i flere trin i TDI-motorer?

Oxyderingskatalysatoren (NSC), som er placeret tæt på motoren, fungerer som mellemlager til kvælstofilten, indtil den bliver regenereret. Denne katalysator virker allerede ved lave motortemperaturer – fx efter koldstart. Regenereringen sker via en hurtig blandingstilførsel, som reguleres af motorstyreenheden. Foruden lagring og efterfølgende neutralisering af kvælstofilter oxiderer den også uforbrændte kulbrinter samt kulilte til kuldioxid og vanddamp. Til det formål bruger den iltmolekylerne i den lagrede NOx.

Desuden reduceres kvælstofilterne ved at tilføre additivet AdBlue. Denne vandholdige carbamidopløsning doseres ind i udstødningssystemet via to doseringsmoduler på to forskellige steder med forskellige temperaturer, og derfor kaldes det samlede system for Twindosing. I udstødningssystemet sker der så en kemisk proces kaldet carbamidtermolyse. Den omdanner additivet AdBlue til ammoniak. Den reagerer på partikelfiltret med SCR-belægning (SDPF) i nærheden af motoren og med de endnu ikke forbrændte kvælstofilter i den anden SCR-katalysator, som er placeret længere bagude i udstødningssystemet. Derved opstår der vand og elementær ilt, som udgør ca. fire femtedele af jordens atmosfære.

Hvilke fordele har et Twindosing-system?

Den dobbelte tilføring af den vandholdige carbamidopløsning AdBlue er særligt effektiv. Den udnytter de forskellige forhold i forskellige områder af udstødningssystemet til at øge hele systemets virkning i forhold til forskellige driftssituationer. På den måde er det lykkedes for Audi at nedbryde over 90 % af kvælstofilterne i et bredt temperatur- og driftsområde. Dermed har Twindosing-systemet afgørende betydning for at overholde NOx-emissionsgrænseværdierne. Ved kørsel i længere tid med høj belastning som fx ved motorvejskørsel eller kørsel med anhænger stiger udstødningstemperaturerne i SDPF nær motoren markant. Dermed reduceres nedbrydningen af kvælstofilter. Her kommer så tidspunktet for den anden tilførsel af AdBlue før den anden aktive SCR-katalysator. Den er placeret væsentligt længere bagude under bilens bund og har et lavere temperaturniveau. På den måde kan systemet gennemføre en høj nedbrydningsrate over et bredt område.

Hvornår kommer denne V6 TDI-motor, og hvilke modeller vil den blive monteret i?

Anvendelsen af Twindosing-teknologien i V6 TDI-motoren implementeres fra generation Evo 3. Den bliver anvendt i dieselmotorer med en slagvolumen på 3,0 l og med tre forskellige ydelser, og i det nye år vil den blive anvendt i alle modeller med denne motor.

Også når det gælder benzinmotorer, byder Audi på en omfattende reducering af emissionerne. Hvordan reducerer Audi de skadelige emissioner fra mærkets benzinmotorer?

Rensningen af udstødningsgasserne starter, som det også er tilfældet i TDI-motorerne, med forskellige tiltag i TFSI-motorerne – altså benzinmotorerne med turbolader og direkte benzinindsprøjtning. I forskellige motorer anvender Audi B-cyklussen, som også kendes under navnet Miller-forbrændingsprocessen. Den gør det muligt at opnå store fordele i brændstofforbruget ved en moderat kørestil. Ved lav belastning og lave omdrejningstal lukker Audi valvelift system (AVS), som aktiveres i to trin, indsugningsventilerne tidligere. Det resulterer i en kortere kompressionsfase, hvilket sammen med det reducerede gasspjældstab og den lange ekspansionsfase i dellastområdet, som er den langt mest almindelige driftstype, giver fordele, hvad angår både emissioner og forbrug. Et andet tiltag i motoren til reducering af brændstofforbruget er systemet cylinder on demand. Det frakobler enkelte cylindre i driftssituationer med lavt belastningsbehov. Et alternativt tiltag er den indirekte indsprøjtning. Den supplerer den direkte benzinindsprøjtning FSI, reducerer forbruget og øger motorydelsen. Fælles for alle systemer er anvendelsen af et benzinpartikelfilter i udstødningssystemet.

Hvorfor har benzinmotorer brug for et benzinpartikelfilter?

De fleste benzindrevne modeller fra Audi har den effektive TFSI-teknik – altså benzinmotorer med direkte indsprøjtning. Næsten alle modeller har desuden en turbolader. Målsætningen er at rense udstødningsgassen så effektivt som muligt selv i ugunstige driftsområder. Benzinpartikelfiltret reducerer udledningen af kulstofpartikler, der især opstår ved koldstart, med op til 90 %. Allerede fra 2018 har alle Audi modeller, der er indregistreret i henhold til udstødningsnormen Euro 6d-TEMP, været udstyret med et benzinpartikelfilter.

Hvordan fungerer et benzinpartikelfilter?

Udstødningen skal strømme gennem et finmasket keramikelement af cordierit bag katalysatoren. Dette benzinpartikelfilters funktionsmåde minder således om udstødningsrensningen i en dieselmotor: Udstødningen strømmer gennem cellevægge af porøs keramik. De danner små kanaler, der er lukket mod enten indsugnings- eller udstødningssiden. Partiklerne bliver siddende på den rå keramikoverflade. Regenereringen af filtret sker alt efter de individuelle kørselsforhold nemmere end i en dieselmotor, fordi der i forbindelse med benzinmotorer ikke opstår partikler i alle driftssituationer. Desuden er udstødningstemperaturen konstruktionsmæssigt betinget højere end i dieselmotorer. Ved hjælp af ilttilførslen, som styres af motorstyreenheden, og på grund af den deraf følgende yderligere korte temperaturforøgelse i udstødningssystemet kan den i forhold til dieselmotorer væsentligt lavere mængde partikler nemt oxideres og neutraliseres.

Hvad gør Audis system til noget særligt i forhold til konkurrenterne?

Audi anvender benzinpartikelfiltre med en særligt stor volumen. I forbindelse med den 2,0-liters 4-cylindrede motor EA888 har den en volumen på 3,2 l. Den modstandsoptimerede konstruktion giver mulighed for gunstige ydelses- og drejningsmomentforløb. I alle modeller er funktionen sensorovervåget, og derfor bestemmes hyppigheden og varigheden af regenereringen af filtrets tilstand, der igen afhænger af den enkelte kundes dagligdags køreprofil. Det reducerer emissionerne, skåner miljøet og forlænger filtrets levetid.

Related links

Emner

Tags

Pressekontakt

Britt Stellinger

Britt Stellinger

Pressekontakt PR-chef, Audi Danmark 20208995

Relateret materiale

Relaterede nyheder