Leistung erhöhen – Emissionen senken.

Leistung erhöhen –
Emissionen senken.
Eberspächer Abgastechnik für Pkw.
Ideen für eine
dynamische Welt.
Abgastechnik ist
Voller Einsatz für
Anlage mit integrierter Abgasreinigung
Schlüsseltechnik.
weniger Emissionen.
wurde zur IAA 1959 vorgestellt.
Abgassysteme spielen in der moder-
Eberspächer gehört zu den weltweit
Und schon vor gut 20 Jahren lieferten
nen Automobiltechnik eine Schlüssel-
führenden Unternehmen im Bereich
wir Rußfilter-Anlagen, die Diesel-Pkw
rolle. Wie gut ein Wagen ist (und auch,
Abgastechnik. Als Entwicklungspartner
„sauberer“ machten – serienmäßig
wie gut er im Markt ankommt) – das
und Systemlieferant von Pkw- und
für den Export.
hängt zu einem wesentlichen Teil
Nutzfahrzeugherstellern rund um den
davon ab, wie umweltschonend er
Globus konzipieren und produzieren
Einblick gewinnen in zu-
fährt. Die gesetzlichen Normen in
wir maßgeschneiderte abgastechni-
kunftsweisende Systeme
punkto Emissionsbegrenzung werden
sche Komplettlösungen – vom Krüm-
Den aktuellen Herausforderungen be-
immer strenger. Und auch im öffent-
mer bis zum Endrohr, vom Entwurf bis
gegnet Eberspächer mit einem umfas-
lichen Bewusstsein hat der Umwelt-
zur Serienproduktion. Dabei können
senden Spektrum abgastechnischer
schutz seinen festen Platz. Mobilität
wir auf eine langjährige erfolgreiche
Lösungen, die sowohl Schadstoff-
ja – aber nicht ohne ökologische
Geschichte zurückblicken: Bereits
Emissionen als auch Geräuschent-
Verantwortung: Das ist gesellschaft-
1932 wurde eine unserer ersten Schall-
wicklung „ins Visier nehmen“. Diese
licher Konsens, was die aktuellen Dis-
dämpfer-Entwicklungen im Rahmen
Broschüre stellt Ihnen die vielfältigen
kussionen um Rußpartikelfilter und
eines internationalen Wettbewerbs
Facetten der Eberspächer Abgastech-
Feinstaub deutlich beweisen.
preisgekrönt. Die erste Komplett-
nik für den Pkw-Sektor im Detail vor.
Anschluss für
Schwingungstilger
(Resonanzdämpfung)
2
O2-Sonde
Welche Probleme gilt es zu lösen?
Wie funktionieren unsere Abgassysteme? Wie sehen die neuesten
Entwicklungen aus? Welche Perspektiven gibt es? Und wie profitieren
Temperatursensor
Automobilhersteller und Autofahrer
Motornaher
Oxi-Kat
von den innovativen Konzepten der
Eberspächer Ingenieure?
Drucksensor
Entkoppelelement
(Optimierung Akustik
und Schwingungsverhalten)
Temperatursensor
Rußpartikelfilter
Isoliertes Rohr
(Reduzierung der
Wärmeabstrahlung)
Aufgaben eines
modernen Abgassystems
Endschalldämpfer
mit Soundoptimierung
Das Lastenheft einer auf Motor und
• Minimaler Abgas-Gegendruck und
Fahrzeug abgestimmten Anlage
damit optimaler Leistungserhalt
enthält vor allem folgende Forderungen:
des Motors
• Störungsfreie Ableitung der
Motorabgase
• Minimale Wärmeabstrahlung
• Niedriges Gewicht
• Reduzierung des Abgasgeräuschs
• Geringe Herstellkosten
• Reinigung der Abgase auf die vom
• Lange Lebensdauer
Gesetzgeber vorgegebenen
Grenzwerte
• Recyclingfähigkeit aller
verwendeten Werkstoffe.
id
ff
iox
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S
Ko
as
N2 O2
W
0
C
2
H
Bei der katalytisch
bewirkten Umwandlung
von Abgasschadstoffen
in umweltverträgliche
Komponenten verwandeln sich Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoff durch Oxidation in Kohlendioxid
und Wasser(dampf),
während sich aus den
Stickoxiden durch
Reduktion Stickstoff
ergibt.
k
tic
ic
St
NO
CO
HC
X
h
Ko
Ko
ko
len
hle
xid
m
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on
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f
of
Von Schadstoffen, Umwandlungen
und Grenzwerten
Abgasreinigung für
beizukommen war. Die Lösung wurde
Gesetze zur
Mensch und Umwelt
mit dem katalytischen Konverter gefun-
Luftreinhaltung
Während der ersten fünf Jahrzehnte
den, dem Dreiwege-Katalysator. Vor-
Schon Ende der Fünfzigerjahre wur-
der Automobilgeschichte interessier-
aussetzung war jedoch der Motorbe-
den in den USA erste Gesetze zur
te eigentlich nur das Auspuffgeräusch
trieb mit bleifreiem Benzin, das die
Verbesserung der Luftqualität einge-
des Motors. Dass eine Verbrennungs-
Mineralölwirtschaft parallel zur Ent-
führt. Ziel: den Ausstoß von
maschine jedoch nicht nur Lärm, son-
wicklung der Motoren- und Abgas-
dern auch Luftschadstoffe emittiert,
technik bereitstellte.
Gesetzliche Grenzwerte in g/km bei Otto- und
Dieselmotoren
das wurde erst zu Beginn der sech-
EU III
EU IV
1996
2000
2005
CO
2,20
2,30
1,00
HC+NOx
0,50
Gleichzeitige Umwandlung
aktuellen Thema für Politiker und
Die Umwandlung der schädlichen
Gültig ab
Techniker. Signalwirkung ging vor
Abgasverbindungen in umweltneutrale
Otto
allem von der smogbelasteten kalifor-
Komponenten findet – wenn auch auf
nischen Großstadt Los Angeles und
Umwegen und sehr langsam – auch in
HC
0,20
0,10
den hier getroffenen Gegenmaßnah-
der Natur statt: Kohlenmonoxid und
NOx
0,15
0,08
men aus. So kam es – neben der
Kohlenwasserstoff verwandeln sich
Diesel
Verringerung der industriellen und
durch Oxidation in Kohlendioxid und
CO
1,00
0,64
0,50
häuslichen Verbrennungsrückstände –
Wasser(dampf), während sich aus den
HC+NOx
0,70
0,56
0,30
0,50
0,25
auch hierzulande zu einer Regle-
Stickoxiden durch Reduktion Stickstoff
0,05
0,025
mentierung der Abgase in Kraft-
(und Sauerstoff) ergeben. Im so genann-
fahrzeugen. Anfänglich ging es dabei
ten Katalysator gehen derartige „chemi-
„nur“ um Kohlenmonoxid (CO) und
unverbrannten Kohlenwasserstoff
sche Reinigungen“ im Zeitraffer vonstat- begrenzen. Inzwischen haben die meisten Länder der Erde solche Gesetze.
ten, wobei die katalytisch wirksamen
(HC). Beiden Schadstoffen konnte
Edelmetalle Platin, Rhodium und Pal-
Für Europa wurde eigens ein „Fahrzyk-
man durch Nachverbrennung, also
ladium beim Kontakt mit den Abgas-
lus“ erarbeitet, den Fahrzeuge vor ihrer
mit Thermoreaktoren, begegnen.
schadstoffen blitzschnelle Reaktionen
Zertifizierung absolvieren müssen.
auslösen. Die Schadstoffe werden um
Dieser Zyklus beschreibt zum einen
über 90% verringert.
das typische Fahrverhalten von Auto-
Drei Schadstoff-
NOx
Partikel
0,08
Luftschadstoffen aus Fahrzeugen zu
Komponenten
fahrern im Innenstadtverkehr mit hoher
Mit der Gemischabmagerung bzw.
Verkehrsdichte – zum anderen aber
Entwicklung sparsamerer Benzinmo-
auch die Fahrbedingungen auf Straßen
toren entstand ein neues Problem: die
außerhalb städtischer Ballungsräume
Zunahme der Stickoxid-Emissionen,
denen mittels Nachverbrennung nicht
4
EU II
ziger Jahre erkannt und zu einem
MetallMonolith
KeramikMonolith
Washcoat mit
katalytisch aktiven
Edelmetallen
Metall- bzw.
Keramikträger
sowie auf Autobahnen. Die einzuhal-
Oberfläche von circa 20.000 m2 ! Und
scheidender Bedeutung. Eine Möglich-
tenden Grenzwerte wurden in den letz-
damit erklärt sich der Reinigungseffekt
keit diese sicherzustellen ist die On
ten Jahren Stufe um Stufe deutlich
von ca. 98 %, obwohl pro Monolith nur
Board Diagnose. Durch die OBD wird
reduziert. Dadurch konnte die Emis-
2 bis 3 Gramm Edelmetall verarbeitet
die Funktionsfähigkeit aller abgasrele-
sionsbilanz der Fahrzeuge in Europa
werden . . .
vanten Bauteile durch den Fahrzeug-
stetig verbessert werden. Der 20 Minu-
Computer ständig überwacht. Ausfall
ten dauernde Test beginnt mit einem
Gemisch-Regelung durch
oder Fehlfunktion eines Teiles wird
Kaltstart, simuliert anschließend Stadt-
Lambdasonde
dem Fahrer durch eine Signallampe
verkehrsbedingungen (stop and go
Da sich die Konvertierung von NOx
am Armaturenbrett angezeigt und
bei 울 50 km/h) und endet mit einer
konträr zu der von CO und HC verhält,
der Fehlercode gespeichert. Beim
120-km/h-Strecke.
kann die Abgasreinigung nicht im
Drei-Wege-Katalysator kann z.B. das
jeweiligen Minimum ansetzen. Die
Sauerstoff-Speicherverhalten des
höchste Konvertierungsrate für alle
Katalysators und damit indirekt die
drei Komponenten entsteht in einem
Konvertierung überwacht werden.
Obwohl man landläufig das komplette
kleinen Bereich um Lambda = 1, im so
Dazu werden die Messsignale zweier
Gerät als Katalysator bezeichnet, be-
genannten Lambda-Fenster. Mit einem
Lambdasonden, eine vor und eine
zieht sich der Begriff eigentlich nur auf
Sauerstoffsensor im Abgasstrom, der
nach dem Kat, verglichen und das
die katalytisch wirksamen Edelmetalle.
Lambdasonde, wird die optimale
Signalverhältnis mit dem Konvertie-
Es handelt sich um Platin, Rhodium
Gemischzusammensetzung über
rungsgrad für Kohlenwasserstoffe
und Palladium auf einer rauhen ober-
eine Steuerelektronik geregelt und
korreliert.
flächenvergrößernden Zwischen-
somit in allen Lastzuständen des
schicht (Washcoat). Trägerkörper ist
Motors sichergestellt.
Reinigungsanstalt en
miniature
Gesetzliche Regelungen zur OBD
gibt es in den USA seit 1988 (OBD I
ein wabenförmiger Monolith aus einer
und OBD II). In Deutschland wurden
stranggepressten Keramikmasse
On Board Diagnose (OBD)
entsprechende Vorschriften im Jahr
oder aus gewickelter Metallfolie. Mit
Für die nachhaltige Verringerung der
2000 gemeinsam mit Euro III einge-
62 Waben pro Quadratzentimeter
Emissionen ist die Funktionsfähigkeit
führt (EOBD).
Anströmfläche bietet ein Standard-
des Katalysators über die gesamte
Keramikmonolith eine abgastangierte
Lebensdauer des Fahrzeuges von ent-
RegelLambdasonde
Katalysator
DiagnoseLambdasonde
Abgas
Katalysator-Diagnose:
Verlauf der Ausgangssignale von Regel- und
Diagnose-Lambdasonde bei gutem und
defektem Katalysator
Weil sich Schadstoffe im Abgasstrom
ganz unterschiedlich verhalten, muss zur
Konvertierung das gemeinsame Optimum
gesucht werden: es liegt bei Lambda = 1
Ausgangssignal
λ-Signal vor Kat
Kat defekt Kat i.O.
λ-Signal nach Kat
5
Trägerkörper, Lagermatten und
Metallgehäuse
Keramikmonolithe: seit
Immer dünnere
Wie man sich bettet . . .
Jahren bewährt
Monolithwände
Aufgrund ihrer sehr feinen Waben-
Die Art der Verbrennungsmaschine
Schärfere Abgasgesetze haben auch
strukturen müssen die Monolithe sorg-
bestimmt Werkstoffe und Volumen des
die Anforderungen an die Monolithe
fältig eingebettet werden (Canning).
Kat. Seine Form hängt von der Unter-
erhöht. EU IV (Europa) bzw. ULEV oder
Dabei kommen spezielle Lagermatten
bodenstruktur des Fahrzeugs ab.
SULEV (USA) lassen sich nur durch
aus hochtemperaturbeständigen
Ideale Trägerkörper für die katalytische
eine Kombination von Maßnahmen
Keramikfasern zum Einsatz. Sie isolie-
Edelmetall-Beschichtung sind Kera-
umsetzen: Neben weiterer Absenkung
ren, schützen und gleichen die unter-
mikmonolithe. Als Ausgangsstoffe
der Motor-Rohemission gehören ein
schiedlichen Ausdehnungskoeffizien-
dienen Magnesia, Tonerde und Kiesel-
schnelles Anspringen des Katalysators
ten von Monolith und Stahlgehäuse
säure, die zu Cordierit gebrannt wer-
sowie eine vergrößerte katalytische
aus.
den. Das Ergebnis: optimale chemische
Oberfläche dazu. Für den Kat erweisen
Resistenz, geringe Wärmeausdehnung,
sich dabei Dünnwandträger mit hoher
Metall statt Keramik
gute Hitzebeständigkeit (Schmelzpunkt
Zelldichte als sehr effektiv. Sie sind
Eine Alternative sind die ebenfalls
>1400 ºC), relativ einfaches Recycling.
leichter als Standardmonolithe, bieten
beschichtungsfähigen Metallmono-
Die hohe Wiedergewinnungsquote der
eine große innere Oberfläche und errei-
lithe. Sie werden aus sehr dünnen,
Edelmetalle (Platin bis zu 98 %) beruht
chen die Betriebstemperatur des Kat
speziell verformten Stahlfolien herge-
auf mechanischem Pulverisieren und
mit relativ geringen Wärmemengen.
stellt und direkt in feste Stahlmäntel
chemischem Selektieren.
Entsprechend werden diese Träger
eingelötet. Wegen ihrer Dünnwandig-
(Zelldichte: 900 bzw. 1200 cpsi /
keit (0,04 mm) ergibt sich weniger
Wandstärken: 2,5 bzw. 2 mil) bereits
Gegendruck und ein geringeres Bau-
verbaut.
volumen bei gleicher Oberfläche,
jedoch ist damit – neben höheren
Bei der Spintechnik werden
Gehäuse-Mittelteil, Einund Auslauftrichter aus
einem Metallzylinder
geformt. Dabei können 1, 2
oder 3 Monolithe eingebettet werden. Die Technik
erlaubt beanspruchungsgerechte WandstärkenVerteilung.
Preisen – der Nachteil höherer Hitzeabstrahlung verbunden, so dass auch
hier zusätzliche Isolationen notwendig
sein können.
Modultechnik setzt sich durch: Die moderne
Fertigung setzt heute auf die Modulbauweise in Rohr-,
Spann- und Halbschalentechnik. Dabei sind die
Mittelteile sowie die isolierten Ein- und Auslauftrichter
getrennte Funktionseinheiten, die sich mit standardisierten Monolithen sehr rationell zu Ein-, Zwei- und
Dreibett-Katalysatoren zusammenfügen lassen.
6
Rohrtechnik
Spanntechnik
Halbschalentechnik
Krümmer-Kat-Module
von Eberspächer
für schnellen Light-off
Der motornahe
Katalysator
Selbst beim Kaltstart hat das Abgas
Temperaturen bis 900 ºC. Was wäre
wirtschaftlicher, als diese enorme
Energie für die Aufheizung des Kats zu
nutzen. Dazu muss der Kat jedoch
möglichst nahe am Motor sein. Nur
1m vom Motor entfernt, haben die
Abgase bereits erheblich an Wärme
verloren. Dank der motornahen Platzierung des Kats wird die träge Kaltstartphase überwunden. Die Zeitspanne
bis der Kat „anspricht“ und wirksam
wird (Light-off) verkürzt sich auf rund
setzungen für den motornahen Kat
ein Viertel des herkömmlichen Wertes.
wurden durch die Entwicklung hochtem-
Der Reinigungsgrad erhöht sich auf
peraturfester Monolith-Beschichtungen
ca. 98 %! Damit lassen sich die EURO-
geschaffen. Automobilhersteller und
IV-Werte und die kalifornischen Abgas-
Eberspächer setzen sowohl bei 4- als
vorschriften (LEV/ULEV) problemlos
auch 6-Zylinder-Serienfahrzeugen ver-
einhalten. Wichtige technische Voraus-
mehrt auf den motornahen Kat.
Motornahes Katalysatorsystem mit
angeschweißtem Blechkrümmer, Lambdaund OBD-Sonde. Der Katalysator ist in
moderner Kaskadentechnik, teilweise luftspaltisoliert, ausgeführt. Die motornahe
Position des Katalysators sorgt für ein
rasches Ansprechverhalten (Light-off) in der
Kaltstartphase. Das Blechkrümmer-Design
reduziert einerseits deutlich das Gewicht
des Krümmer-Kat-Moduls und begünstigt
andererseits durch die geringere thermische Masse den Light-off des Katalysators.
7
Mit Abgasreinigungs-Systemen von
Eberspächer werden Diesel sauberer.
Diesel brauchen spezielle Lösungen.
NOx-Speichersysteme sind mit einem
gleichzeitig mit wenig Platz auskom-
Ein typischer Dreiwege-Kat, der gleich-
gewissen Verbrauchsnachteil verbun-
men. Damit die Motorleistung erhalten
zeitig die HC-, CO- und NOx-Emissi-
den, der mit der regelmäßigen Rege-
bleibt, darf der Strömungswiderstand
onen verringert, ist für Dieselmotoren
neration des Speicherkatalysators zu-
nicht zu hoch werden. Optimale Wider-
ungeeignet. Zwar lassen sich mittels
sammenhängt. Neben den NOx-Emissi-
standsfähigkeit gegen Hitze, Vibratio-
Oxidationskatalysator die HC- und
onen sind auch Partikelemissionen von
nen und thermische Wechselbean-
CO-Emissionen drastisch senken. Eine
Bedeutung und im Zusammenhang mit
spruchung ist von größter Bedeutung.
katalytische NOx-Reduktion ist jedoch
der aktuellen Feinstaubdiskussion sind
Zudem ist es wichtig, dass die einge-
ohne zusätzliche Maßnahmen prak-
sie besonders ins Blickfeld gerückt.
lagerte Partikelmasse einfach und
tisch unmöglich. Grund: Der Diesel
Um bei gegebenen Rohemissionen
wirkungsvoll beseitigt werden kann.
wird mit hohem Sauerstoffüberschuss
einen bestimmten Grenzwert zu errei-
Stichwort: Regeneration des Filters.
betrieben – Oxidationsvorgänge ver-
chen, können DENOX-Katalysatoren,
brauchen das theoretisch vorhandene
Partikelfilter oder beide Komponenten
Siliziumkarbid ist Favorit
Reduktionspotenzial aus CO und HC.
kombiniert zum Einsatz kommen.
Zwei Materialien eignen sich beson-
Alternativen für die NOx-Reduktion
ders, um diese Ansprüche zu erfüllen:
sind innermotorische Maßnahmen, wie
Große Reinigungsleis-
Siliziumkarbid (SiC) und Cordierit, aus
insbesondere die Abgasrückführung,
tung durch Partikelfilter
denen auch keramische Katalysatoren
und zur Erfüllung der zukünftigen NOx-
Moderne Partikelfilter sind in der Lage,
hergestellt werden. Beide Materialien
Grenzwerte unter Umständen eine
mehr als 90 % des Rußes auszufiltern
haben dank ihrer zahllosen feinen
spezielle Abgasnachbehandlung mit
und im Filter zu verbrennen – darunter
Poren und ihrer sehr großen Filtra-
DENOX-Katalysatoren. Hierfür kom-
viele „Feinstpartikel“, die im Verdacht
tionsoberfläche einen hohen Partikel-
men unterschiedliche Technologien
stehen, Krebs zu erregen.
Abscheidegrad, ein großes Speicher-
infrage: NOx-Speicherkatalysatoren
vermögen und einen geringen Strö-
oder SCR-Systeme. SCR-Systeme
Hohe Ansprüche an
mungswiderstand. Allerdings werden
befinden sich in Europa für Nutzfahr-
Material und Form
aufgrund der höheren mechanischen
zeuge bereits in Serie und können
Die Konstruktion des Partikelfilters hat
Festigkeit und besseren Temperatur-
sogar eine Kraftstoffersparnis ermög-
eine ganze Reihe von Anforderungen
beständigkeit derzeit nur SiC-Filter im
lichen, erfordern jedoch ein
zu erfüllen: Der Filter soll möglichst
Pkw-Bereich eingesetzt.
zusätzliches Reduktionsmit-
viele Partikel einlagern, aber
tel (z.B. Harnstoff).
Als günstigste Form des Filters
hat sich die Wabenstruktur erwiesen:
Die Kanäle sind wechselseitig dicht
Oxidationskatalysator
verschlossen – das Abgas muss durch
die Kanalwände strömen, die nur für
das Abgas durchlässig sind. Die Partikel werden in den Poren der Wände
zurückgehalten.
Regeneration
Katalytisch beschichteter
Partikelfilter
Passive Systeme
Aktive Systeme
Additivgestützte
Regeneration
Motormaßnahmen
z.B. Kraftstoff-Nacheinspritzung
Katalytisch
beschichteter Rußfilter
8
Brennerregeneration
Elektrische Heizung
Der rote Bereich der Grafik markiert den kompletten
Temperatur-Kennfeldbereich eines 6-Zylinder-Dieselmotors mit
Common-Rail-Einspritzung. Bei hoher Leistung und Drehzahl
treten zwar Abgastemperaturen bis 600 °C auf (die Rußzündtemperatur von 550 °C wird also überschritten) – aber nur in
dem kleinen Bereich oberhalb der orangefarbenen Fläche. In
allen übrigen Bereichen regeneriert sich der Filter nicht von
alleine. Die beschriebenen Verfahren senken die zur Regeneration notwendige Temperatur zwar erheblich – auf ca. 400 °C
durch das Additiv-unterstützte Verfahren und auf ca. 350 °C
durch den katalytischen Rußfilter – ein minimaler Restbereich
muss durch ein zusätzliches aktives Verfahren, z. B. eine nachträgliche Kraftstoffeinspritzung abgedeckt werden, so dass die
Filterregeneration über den gesamten Betriebsbereich des
Motors sichergestellt ist.
Regeneration muss sein
Additiv-unterstützte
Es ist unvermeidlich: Der laufende
Regeneration
Betrieb hinterlässt Spuren im Partikel-
Die Regeneration mit Hilfe von Addi-
auf der katalytisch aktiven Schicht wird
filter. Die Filterfläche setzt sich zu. Das
tiven wird bei Pkw bereits in Serie
das NO danach wieder in NO2 umge-
Abgas findet immer schwerer seinen
eingesetzt. Die genutzten Additive ba-
wandelt: Ein Kreislauf, bei dem NO2
Weg, der Abgasgegendruck wächst,
sieren häufig auf Eisen- oder Cer-
mehrmals für die Rußverbrennung
die Motorleistung sinkt, der Kraftstoff-
Verbindungen und sind in der Lage,
genutzt werden kann. Wesentlich für
verbrauch steigt. Wird der Filter nicht
die Rußzündtemperatur katalytisch zu
die Rußverbrennung mit Stickstoff-
von den Rußablagerungen befreit,
senken. Schon sehr geringe Mengen
dioxid ist ein ausreichendes Verhältnis
kann der Motor Schaden nehmen.
dieser Stoffe im Kraftstoff genügen,
von NO2 zu Ruß.
Stickstoffdioxid (NO2) verbrannt werden – es entsteht NO. Durch Oxidation
um beispielsweise eine Senkung von
Eine „heiße“
550 °C auf ca. 400 °C herbeizuführen.
Anhebung der
Reinigungsmethode
Allerdings muss das Fahrzeug dafür
Abgastemperatur
„Regeneration“ des Filters bedeutet:
mit einem aufwändigen Additiv-
Alle Regenerationsverfahren haben ein
Verbrennen des Rußes – wobei haupt-
Dosiersystem ausgestattet sein. Ein
Problem gemeinsam: Bei bestimmten
sächlich eine Umwandlung in Kohlen-
weiterer Nachteil: Die Additive verbren-
typischen Betriebsbedingungen liegen
dioxid (CO2) und Wasserdampf statt-
nen im Motor und es bleibt zusätzlich
die Abgastemperaturen unter der Ruß-
findet. Ein geringer Rest (der z.B. von
Additivasche im Filter zurück. Da diese
zündtemperatur, sodass eine passive
verbranntem Öl stammt) verbleibt als
Rückstände im Betrieb nicht entfernt
Regeneration nicht möglich ist – z.B.
Asche im Filter. Damit der Ruß ver-
werden können, muss der Filter nach
bei niedriger Last im Stadtverkehr.
brennen kann, muss die Abgastem-
einer bestimmten Laufleistung gerei-
Wird in diesem Betriebsbereich vom
peratur über der Rußzündtemperatur
nigt oder ausgetauscht werden.
Regelsystem festgestellt, dass eine
Regeneration notwendig ist – etwa weil
von 550 °C liegen. Solche Temperaturen werden aber meist nur bei hoher
Katalytische Rußfilter
der Abgasgegendruck einen Grenzwert
Motorleistung und hohen Drehzahlen
Bei diesem Eberspächer-System der
überschreitet – muss die Abgastem-
erreicht. Bei Fahrzeugen muss die
2. Generation ist der Filter mit Platin
peratur aktiv angehoben werden, z.B.
Abgastemperatur deshalb periodisch
beschichtet. Die katalytisch aktive
durch Nacheinspritzung von Kraftstoff.
angehoben oder die Rußzündtempera-
Schicht wird direkt auf die porösen
tur gesenkt werden. Meist werden
Wände des Filtermaterials aufge-
beide Möglichkeiten miteinander kom-
bracht. Die im Filter zurückgehaltenen
biniert.
Partikel können oberhalb 350° C mit
Poröse Keramikwände
Verteilungskurve der typischen
Abgastemperaturen vor dem Filter
Häufigkeit (%)
25
20
Tmax = 210 °C
Partikelbehafteter
Abgasstrom
Gefilterter
Abgasstrom
15
10
5
0
50
100 150 200 250 300 350 400 450 °C
9
Eberspächer-Abgasanlagen
werden exakt auf den Motor
und die Unterbodenstruktur
des Fahrzeugs abgestimmt.
Die Ergebnisse unterschiedlichster Berechnungen und
Tests helfen bei der Optimierung des Abgasgeräuschs
nach Kundenwunsch. Im
schalltoten Raum wird die
Lautstärke gemessen und
anschließend analysiert.
Grundsätzliches über Schall
Was ist Schall?
Tonhöhe. So empfinden wir Frequen-
Maß eingeführt, das Dezibel (dB). So-
Schallereignisse sind periodische
zen um 50 Hz als tiefes Brummen und
mit entstand aus dem Schalldruckspek-
Schwingungen, die sich in gasförmi-
solche um 16.000 Hz als schrilles
trum 1:1 Million ein überschaubarer
gen, flüssigen und festen Medien fort-
Pfeifen. Die Lautstärke ist dagegen
Schallpegelbereich von 0 bis 120 dB.
setzen. Luftschall mit 20 bis 20.000
vom Schalldruck abhängig, also von
Für das subjektive Hörempfinden sind
Schwingungen pro Sekunde wird vom
der Größe der Luftdruckschwankung.
hohe Töne jedoch wesentlich lästiger
menschlichen Ohr als hörbarer Ton
Da der Druckbereich zwischen der
(lauter) als tiefe Lagen. Mit einem Bewer-
bzw. als Geräusch wahrgenommen.
Hörschwelle und der Schmerzgrenze
tungsfilter A wurde dieser „akustischen
Die Frequenz, die in Hertz (Hz)
sich wie 1:1.000.000 verhält, wurde für
Täuschung“ international Rechnung
gemessen wird, entscheidet über die
die Lautstärke ein logarithmisches
getragen. Die Maßeinheit: dB(A)
Mikrofon
10 m
10 m
7,5 m
Vorbeifahrtmessung zur
Grenzwertbestimmung
7,5 m
10
Mikrofon
Schallpegel in dB(A):
bzw. ISO R 362 wird das vorbeifahren-
Verschärfung der Außengeräusch-
130 Presslufthammer
de Fahrzeug von einem Präzisions-
Grenzwerte geführt. In Deutschland
120 Schmerzgrenze
Schallpegelmesser in 7,5 m Abstand
gab es erstmals 1937 eine entspre-
110 Diskothek
beidseitig einer freien, 2 x 10 m langen
chende Regelung. 1970 einigten sich
100 Maschinenhalle
Teststrecke aufgenommen. Dazu wird
die Gesetzgeber auf EWG-Ebene.
80 Verkehrsreiche Straße
das Fahrzeug mit konstant 50 km/h an
Seitdem sind die Grenzwerte mehr-
70 Unterhaltung
die Messstrecke herangefahren und
fach verschärft worden. Die heutigen
50 Wohnraum
bei Erreichen mit Vollgas beschleunigt.
Werte gelten für Neufahrzeuge in der
30 Schlafraum
Am Ende der Teststrecke wird das Gas
gesamten EG:
10 Tiefe Höhle
abrupt zurückgenommen. Für Entwicklungen im Zusammenhang mit Abgas-
Gemäß dem subjektiven Gehörein-
geräusch ist das sogenannte Nahfeld-
druck wird eine Erhöhung um etwa
geräusch entscheidend. Im Ebers-
10 Dezibel als doppelte Lautstärke
pächer Entwicklungszentrum sind drei
empfunden.
große Rollenprüfstände integriert, auf
welchen, in Verbindung mit moderner
Wie wird der Schall
gemessen?
Messtechnik, die sensiblen Nahfeldmessungen durchführt werden. Dabei
Da die Lautstärke mit zunehmender
werden die Geräusche nahe der
Entfernung von der Schallquelle
Schalldämpfermündung sowie im
abnimmt, ist die Definition des Mess-
Innenraum gemessen, im Computer
punktes von ausschlaggebender
gespeichert und drehzahlabhängig
Bedeutung. Auch das Umfeld spielt
analysiert. Die Zielsetzung: Optimie-
eine Rolle: So vermindern weiche
rung von Dämpfung und Klangbild.
Strukturen wie Wälder, Getreidefelder
Außengeräusch-Grenzwerte
Entwicklung der EWG-Grenzwerte
von Fahrzeugen für die Personenbeförderung mit höchstens 9 Sitzplätzen
incl. Fahrersitz mit Zeitpunkten
betreffend EWG-Betriebserlaubnis.
70/157/EWG ab 1.10.1974
77/212/EWG ab 1.04.1980
84/424/EWG ab 1.10.1988
92/ 97/ EWG ab 1.10.1995
82
80
77
74
dB (A)
dB (A)
dB (A)
dB (A)
Je größer die Entfernung zur Schallquelle, d.h. zum Automobil, ist, desto
oder Schneeflächen den Lärm, wäh-
Wie laut dürfen Autos
rend harte Oberflächen wie leere
noch sein?
Hallen oder Häuserfassaden ihn ver-
Die fortschreitende Entwicklung des
Abnahme der Lautstärke von ca. 6
stärken können. Deshalb ist die Mess-
Umweltbewusstseins einerseits und
Dezibel. Werden also in 7,5 m Abstand
methode zur Ermittlung, der von einem
der technischen Möglichkeiten ande-
74 dB gemessen, so sind es nach 15 m
Kraftfahrzeug abgestrahlten Außen-
rerseits hat zu einer zunehmenden
68 dB und nach 30 m nur noch 62 dB.
leiser wird das Geräusch. Man rechnet
pro Abstandsverdoppelung mit einer
geräusche genau vorgegeben. Die
EG-Betriebserlaubnis wird von der
Einhaltung gewisser Grenzwerte abhängig gemacht. Nach DIN 45 636
Empfindlichkeit, relativ, in dB
Frequenzbewertungskurve A nach DIN 45 633
+10
0
A
-10
-20
-30
-40
-50
20
50
100 200
500 1000 2000 5000 10000
Frequenz in Hz
11
Gewichtsoptimierter Schalen-
Schalldämpfer mit Oberflächenstruktur
und Kurzbord-Schweißung
Semiaktives Schalldämpfersystem
mit Abgasklappe
Kostenoptimierter Schalldämpfer
in Spintechnik
Über Form und Funktion
von Schalldämpfern
Akribische
sowie den Vibrationen durch unebene
Qualitative Unterschiede
Ingenieurleistung . . .
Fahrbahnen ausgesetzt. Steinschlag,
Die gesamte Abgasanlage ist eine
Wenn wir uns vergegenwärtigen, dass
Spritzwasser und Korrossion komplet-
leistungsoptimierte Einheit. Sie ist
sich das Kraftstoff-Luftgemisch in den
tieren das schwierige Umfeld.
jedoch auch ein komplexes System,
dessen einzelne Bauteile unterschied-
Zylindern binnen Tausendstelsekunden
auf bis zu 2400 °Celsius erhitzt und
. . . mit Fachwissen und
liche Aufgaben zu erfüllen haben.
sich dabei um ein Vielfaches ausdehnt,
Phantasie
Zur Freigabe für den Ersatzteilvertrieb
um danach mit Überschallgeschwin-
Wie das System aus Rohren und
und -einbau genügt dem Gesetzgeber
digkeit in den Abgaskrümmer zu schie-
Schalldämpfer-Körpern letztlich aus-
die Allgemeine Betriebserlaubnis (ABE)
ßen, dann ahnen wir, welchen enormen
sieht, ist im wesentlichen von der Leis-
des Kraftfahrtbundesamtes. Diese Min-
Belastungen eine Abgasanlage ausge-
tung und Charakteristik des Motors
destvoraussetzung besagt lediglich,
setzt ist. Und wenn wir uns darüber
sowie von der Unterbodenstruktur des
dass der Abgasgegendruck innerhalb
hinaus vorstellen, dass der Abgaslärm
Fahrzeugs abhängig. Idealvorstellun-
einer Toleranz von 25 % zur Original-
vom Motor-Auslassventil bis zum
gen mit großen Kammervolumen und
anlage liegt, und dass der Geräusch-
Endrohr um rund 50 dB reduziert wird
glatten Rohren lassen die meist engen
pegel den der Originalanlage nicht
(Schalldruck-Verringerung um Faktor
und zerklüfteten Platzverhältnisse gar
überschreitet. Die ABE sagt jedoch
300!), dann ist klar, dass innerhalb der
nicht zu. So bleibt es der Erfahrung,
nichts aus über die Anpassung und die
rund 4 Meter langen Abgasanlage
dem Wissen und der Kreativität des
Motorcharakteristik, nichts über die
technische Hochleistungen erbracht
Entwicklungsingenieurs vorbehalten,
Materialstärke und -güte, nichts über
werden. Neben den Belastungen aus
mit welchen Maßnahmen die vom
die Präzision in Fertigung und Zusam-
Druckwellen und Temperatur sind die
Fahrzeughersteller und Gesetzgeber
menbau, nichts über die Genauigkeit
Rohre und Dämpfer auch den Schwin-
geforderten Werte erreicht werden
der Passform. All diese Kriterien, die
gungen von Motor und Karosserie
können.
äußerlich nicht zu erkennen sind,
entscheiden jedoch über die lange
Haltbarkeit und Geräuscharmut, Optimierung der Motorleistung und Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs.
12
Absorptions-Schalldämpfer
Reflexions-Schalldämpfer
Kombinierter Schalldämpfer
Während der Gasstrom relativ ungehindert
durch den Dämpfer strömt, gelangen seine
Schallwellen durch die Rohrperforation in
das mit Absorptionswolle gefüllte Gehäuse.
Hier werden vor allem die höheren Frequenzen
über 500 Hz „geschluckt“.
Schallwellen werden beim Übergang von offenen
Rohren auf Kammern und umgekehrt reflektiert
und somit an der Ausbreitung gehindert. Eine
wirksame Therapie besonders gegen Brummtöne.
Wo es die räumlichen Verhältnisse zulassen, ist die Anwendung beider Grundprinzipien in einem einzigen Gehäuse
möglich. Volumen und Gewicht setzen
dem Kombidämpfer jedoch Grenzen.
Über Simulation und Sounddesign
Die Möglichkeiten der virtuellen Ent-
seits soll sich im Abgasstrom mög-
Hitzeabstrahlung – doppelwandige
wicklung nutzt Eberspächer intensiv
lichst wenig Gegendruck aufbauen,
Ausführungen mit zusätzlicher
zum Vorteil seiner Kunden. Festigkeit,
weil dadurch die Motorleistung beein-
Zwischenisolation ein.
Akustik, Gasströmung ... Simulationen
trächtigt würde. Darüberhinaus gilt es
führen schneller zum besseren Er-
fertigungstechnische Gesichtspunkte
Abgestimmter Sound
gebnis und reduzieren Entwicklungs-
zu berücksichtigen sowie auch das
So gut die Schalldämpfertechnik auch
zeiten. Optimierungen lassen sich
Gewicht der Anlage und ihr aerodyna-
sein mag: Lautloses Autofahren gibt
schneller realisieren und steigern das
misches Verhalten unter dem Fahr-
es nicht. Mittels Sounddesign können
Qualitätsniveau der gesamten Abgas-
zeugboden. Was die „Verpackung“ der
die verbleibenden Fahrgeräusche
anlage.
Inneneinbauten anbelangt, so haben
jedoch positiv beeinflusst werden: Die
sich sowohl runde und ovale Wickel-
Geräusche sollen möglichst angenehm
Individuelle Gestaltung
körper als auch asymmetrische
sein, das Fahrverhalten widerspiegeln
Der Entwicklungsingenieur muss zwei
Gehäuse aus tiefgezogenen Halbscha-
(ein wichtiger Aspekt für die Fahr-
entgegengesetzte Aufgaben miteinan-
len durchgesetzt. Zur Minderung der
sicherheit!) und auch „charakterlich“
der harmonisieren: einerseits sind die
Oberflächenschallabstrahlung werden
zum Autotyp passen. Hörversuche im
mit dem Abgas abgestrahlten Ener-
computeroptimierte Strukturen, z. B.
Eberspächer Soundstudio helfen
gien (Hitze und Schall) auf das erfor-
Sicken, in das Blech eingeprägt. Dabei
dabei, Lösungen nach Maß zu finden.
derliche Maß zu reduzieren, anderer-
setzt man oft – auch gegen zu hohe
Klassische
Maßnahmen zur
Schallreduzierung
Saugresonator
Hier wird die
Rohr-Resonanz
„abgesaugt“.
Einlaufrohr
Mit ungeheurer Turbulenz
und ohrenbetäubendem
Getöse jagen die heißen
Abgase in den Schalldämpfer.
Interferenz-Elemente
Lange Rohrmassen und entsprechende Kammervolumen dämpfen die unteren und mittleren
Frequenzen. Ein Teil der Schallenergie löscht sich beim Zusammentreffen nach verschieden
langen Wegen.
Reflexionskammer
Reflektierende Hindernisse und Umlenkungen behindern die
Schallausbreitung.
Drossel
Rohrverengungen
und Perforationen zerteilen und glätten die
pulsierende Strömung.
Endrohr
Gebändigt und leise strömen
die Abgase ins Freie.
Absorption
Poröses Material (Absorptionswolle)
schluckt besonders die hohen
Frequenzen bzw. wandelt die
Schallenergie in Reibungswärme um.
13
LSI-Krümmer für
schnellen Light-off
LSI-Katalysator in
Kaskaden-Bauweise
Abgaskrümmer made by Eberspächer:
mehr Leistung, weniger Emission,
weniger Gewicht
Multitalent Abgaskrümmer
bringen. In solchen Fällen wird ver-
deren Zylinders nicht behindert, son-
Leistung und Drehmoment eines Mo-
mehrt auf luftspaltisolierte Vorrohre
dern vielmehr durch Unterdruckwellen
tors erhöhen? Kein Problem für einen
zurückgegriffen.
fördert. Das Krümmer-Angebot von
Krümmer von Eberspächer. Doch bei
Eberspächer umfasst Rohr- oder
der Konstruktion eines Krümmers
Eine führende Rolle:
Schalenkrümmer – mit oder ohne
muss eine ganze Reihe von Vorgaben
Abgaskrümmer
Luftspaltisolation. Blechkrümmer
beachtet werden: Emissionsgrenz-
Abgaskrümmer sollen die Abgase der
haben eine geringere Masse und somit
werte, Motorleistung, Gewicht, Halt-
einzelnen Zylinder strömungsgünstig
auch eine geringere Wärmekapazität
barkeit, Wärmeabstrahlung, Akustik,
abführen. Ein optimaler Wirkungsgrad
als Gusskrümmer. Die Folge: weniger
Platz im Motorraum und natürlich
entsteht dabei durch die intelligente
Wärmeverluste, d.h. der Katalysator
die Kosten. Um diese Vorgaben zu
Zusammenfassung der einzelnen Ab-
heizt sich schneller auf und springt
erfüllen, können Geometrie, Werkstoff
gasstränge. So ist es beispielsweise
entsprechend früher an. Weniger Ge-
und Bauweise des Krümmers variiert
wichtig, dass die Pulsation eines
wicht bedeutet aber auch geringerer
werden.
Zylinders das Ausströmen des an-
Kraftstoffverbrauch.
Optimale Verbindungen
schaffen
Für die Abgasführung zum Katalysator
Rohrkrümmer eines
5-Zylinder-Ottomotors.
Moderne IHU-Fertigungstechnik
gibt dem Konstrukteur größte
Freiheit bei der Gestaltung der
Rohrgeometrie.
und weiter zu den Schalldämpfern
werden spezielle Verbindungsrohre
eingesetzt. Je nach Lage des Katalysators kann eine Isolation des vorderen Rohrs nötig sein, um den Katalysator nach dem Kaltstart möglichst
schnell auf Anspringtemperatur zu
Die Wirksamkeit des
nachfolgenden Katalysators
hängt auch von der optimierten Gestaltung des Bereichs
vor dem Katalysator ab.
14
Drehmoment optimierte
Rohrlängen.
Rohre mit und ohne Luftspaltisolation
Mit Vorkat verschweißter Rohrkrümmer
Luftspaltisolierter Schalenkrümmer
Schwingungen
beherrschen
Schwingungen sicher
beherrschen
Der laufende Motor erzeugt Schwingungen, von denen auch die Abgas-
Entkoppel-Elemente in
den Abgasrohren integriert,
reduzieren die Weiterleitung der Motorvibrationen
auf Abgasanlage und
Karosserie.
anlage nicht verschont bleibt – und
das kann weit reichende negative Folgen haben. Detaillierte Schwingungs-
schlägt am Unterboden an.
analysen der Eberspächer Ingenieure
Abgasrohre und Anschlüsse
ermöglichen eine Optimierung der An-
brechen innerhalb kürzester
lage: ihrer Festigkeit, ihres Gewichts,
Zeit. Entkoppel-Elemente
ihrer Aufhängungen. Dabei wird auf
verhindern nicht nur die gro-
Entkoppelung, Schwingungstilgung
ßen Ausschläge, sondern auch die
räusch zu hören sind – und sogar
und andere Maßnahmen gesetzt.
kleineren Vibrationen, die vom Motor in
Schweißnähte am Schalldämpfer zum
die Abgasanlage eingeleitet werden.
Brechen bringen können. Ein wirkungs-
Aufhängungen
Ohne diese Entkoppelung würden die
volles Gegenmittel ist der Anbau von
Die Aufhängungen werden so abge-
Bewegungen als Schallimpulse in den
Schwingungstilgern. Diese bestehen –
stimmt, dass sie einerseits steif genug
Innenraum geleitet und – durch den
grob gesagt – aus einem Eisenkern,
sind, um die schwingende Anlage
großen Resonanzraum – sogar noch
der in Gummi eingebettet ist (Feder-
sicher zu halten. Andererseits sind sie
verstärkt werden. Die Entkoppel-Ele-
Masse-System).
so elastisch und dämpfend ausgelegt,
mente erhöhen damit den Fahrkomfort
dass sie die Einleitung von Kräften in
und die Lebensdauer der Abgasan-
Eigenfrequenz abgestimmt sind,
die Karosserie wirksam unterbrechen.
lage. Sie sind in zwei Varianten – tra-
schwingen genau entgegengesetzt zur
gend oder nicht tragend – verfügbar.
Bewegung der Abgasanlage und tilgen
Entkoppel-Elemente
Tilger, die auf eine bestimmte
dabei deren Schwingungsenergie.
Die Bewegungen einer starren Abgas-
Schwingungstilger
Resultat: Die Abgasanlage (einschließ-
anlage können bei quer liegendem
Bei bestimmten kritischen Drehzahlen
lich der Aufhängungen) schwingt weni-
oder frontgetriebenem Motor das
können sich Schwingungen so stark
ger stark und wird geringer belastet.
Endrohr heftig zum Wippen bringen –
aufschaukeln, dass sie in der Fahr-
mit fatalen Konsequenzen: Die Anlage
zeugkabine als lästiges Brummge-
Optimierte Aufhängung eines
Nachschalldämpfers
Schwingungstilger entlasten durch
Gegenschwingung die Abgasanlagen
15
SCR-Technologie
von Eberspächer
Stickoxide im Griff
tionsmittel (AdBlue-Harnstofflösung)
Stickoxide stehen im Focus der Emis-
wird hierbei ins Abgas eingedüst. Es
sionsgesetzgebung. Die Ingenieure der
reagiert am Katalysator in Form von
Eberspächer-Gruppe haben bereits
Ammoniak mit dem Stickoxid des Ab-
Lösungen entwickelt, die schon heute
gases zu Stickstoff und Wasser. Neben
allerhöchste Reinigungsanforderungen
der Dosiervorrichtung für das Reduk-
erfüllen.
tionsmittel und dem Katalysator für die
Dieselabgasanlagen verfügen
Drucksensor
Oxi-Kat +
Rußpartikelfilter
chemische Umsetzung, trägt hier ins-
heutzutage über Oxidationskatalysa-
besondere auch die Geometrie der Ab-
toren und Partikelfilter zur Senkung der
gasanlage ganz wesentlich zur Ge-
HC-, CO- und Partikelwerte bis deut-
samtfunktion des Abgasnachbehand-
lich unter die gesetzlichen Grenzwerte.
lungsverfahrens bei. Der Rohrverlauf
Die Einhaltung der Stickoxidgrenz-
der Mischstrecke und die Anströmung
werte wird bisher innermotorisch kon-
des Katalysators sind so gewählt, dass
trolliert. Kommende Abgasnormen
sich das Reduktionsmittel optimal mit
weltweit werden jedoch zunehmend
dem Abgas vermischt und auf dem
den Einsatz von Abgasnachbehand-
Katalysator verteilt. Zusätzlich können
lung als NOX-Minderungsmaßnahmen
Mischelemente die Harnstoffaufberei-
erfordern. Der Einsatz der SCR-Tech-
tung weiter unterstützen. Der Einsatz
nologie (Selective Catalytic Reduction)
von luftspaltisolierten Rohren minimiert
stellt hierbei einen interessanten und
Wärmeverluste und sorgt so für einen
attraktiven Lösungspfad für die Einhal-
schnellen Light-off sämtlicher Kataly-
tung der Grenzwerte dar. Ein Reduk-
satoren und eine optimale Funktion
Drucksensor
Anschluss für Harnstoffeinspritzung
Harnstoff-Mischstrecke
Temperatursensor
SCR-Katalysator
Temperatursensor
NOx-Sensor
der Harnstoffmischstrecke in allen Betriebsbedingungen.
Weitere Lösungen zur
Temperatursteuerung des
Abgases mit sehr guter
Wärmeabführung bei Volllast
und geringer Kühlwirkung im
Leerlauf
Kühlschalldämpfer
Drallkühler
Bei geringer Motordrehzahl wird der Abgasstrom über ein Innenrohr
direkt zum Adsorber geführt.
Katalysator Drallelement
Drallkühler
NOx-Adsorber
So funktioniert das
ActiveSilence-System von
Eberspächer
Im höheren Drehzahlbereich wird des Abgas am Außenrohr
entlang geführt und gekühlt.
16
Ohne Drallelement
Mit Drallelement
Drallelemente made by Eberspächer:
Rußfilter und Katalysatoren effektiv nutzen
Gleichmäßige Beladung und Regeneration sowie schnellerer Light-off durch Einsatz von
Drallelementen in der Zuströmung:
Die Lamellen des Drallelements bewirken eine gleichmäßigere Verteilung des Abgasstroms über den Querschnitt und damit auch eine homogenere Temperaturverteilung.
Beim Rußfilter kann dadurch eine ausgeglichene Rußablagerung erreicht werden und es
werden partielle Regenerationen vermieden. Weiterhin wird eine gleichmäßige Ascheverteilung (Ölasche, gegebenenfalls Additivasche) über die Kanäle erzielt, was zur
Verringerung des Druckverlustes bei gleicher Laufleistung des Filters beiträgt. Beim
Katalysator führen gleichmäßigere Geschwindigkeiten und Temeperaturen zu einer
längeren Lebensdauer des Katalysators.
ActiveSilence-System
von Eberspächer
Antischall und Sound-
verhinderten jedoch die in Abgasanlagen
design – kein Widerspruch!
vorherrschenden Umgebungsbeding-
100
Das Prinzip der Auslöschung von
ungen und die sich schnell ändernden
90
störenden Schallwellen durch gezielt
Drehzahlen und Lastzustände des
hervorgerufene, gegenphasig einge-
Motors den Einsatz dieser Technologie.
speiste „Antischall“-Wellen ist schon
Mit den von Eberspächer entwickelten
70
mehr als 70 Jahre bekannt.
leistungsfähigen und preiswerten Schall-
60
wandlern (ActiveSilence-System) sind
Schall
ausgelöschter Schall
auf diesem Gebiet wesentliche Fort-
Schalldruckpegel/dB(lin)
ActiveSilence – aus
ActiveSilence – Komfort
ActiveSilence – Sport
80
0
0
100
200
300
400
500
Frequenz/Hz
schritte erzielt worden. Ein weiteres
Problem wurde durch den technischen
kann das ActiveSilence-System auch
Fortschritt auf dem Gebiet der elektroni- bestimmte Frequenzen (MotorordnunAntischall
schen Rechentechnik gelöst: die nötige
gen) anheben, um so ein gewünschtes
Controller-Hardware ist inzwischen der-
Klangbild (Sounddesign) zu erzielen. Im
art klein und leistungsfähig, dass sie z.B. Gegensatz zu konventionellen Abgaseinfach in heute übliche Motorsteuer-
anlagen mit passiven Schalldämpfern
Effekts begann jedoch erst vor etwa 20
geräte integriert werden könnte. Neben
kann dadurch das Abgasgeräusch allein
Jahren z.B. bei Lärmschutz-Kopfhör-
der Auslöschung von Schallwellen
über Softwareeinstellungen dem Fahr-
ern im Flugverkehr. Grundsätzlich eig-
und somit der reinen Schalldämpfung
zeug und der Fahrsituation angepasst
Die technische Nutzung dieses
net sich diese Technologie auch zum
werden. In der Vorentwicklung wurde
Einsatz in Schalldämpfern. Bisher
das ActiveSilence-System bereits an
4-, 6- und 8-Zylindermotoren erfolgreich
erprobt.
ActiveSilence-System
Katalysator
Motor
Steuersignal
MotorActiveSilence
steuergerät Controller
Mit einem weiteren
Allrad-Rollenprüfstand
ist Eberspächer für
erweiterte Entwicklungsaufgaben gerüstet.
Verstärker
Fehlermikrofonsignal
17
Zur Kompetenz eines
Abgasspezialisten
Das Forschungs- und Entwicklungs-
Ideen, Berechnungen,
Ende der Tortur hat die Musteranlage –
zentrum in Esslingen ist sicher eines
Konzepte, Lösungen
im Zeitraffer – eine Belastung wie von
der wichtigsten Standbeine des
Sobald vom Fahrzeughersteller die
100.000 Fahrkilometern hinter sich.
Unternehmens. Die Vielfalt und das
ersten Daten über den Motor und den
Damit ist sie reif für Versuche am
Niveau der technischen Ausrüstung
Fahrzeugunterboden vorliegen, werden
Originalfahrzeug, das auf dem Rollen-
gelten als vorbildlich. Ebenso die
im Rahmen einer Vorstudie erste Richt-
prüfstand mit Betriebszuständen bis
Ausbildung und Motivation der hier
werte für die Größe der Schalldämpfer
zu 200 km/h gefahren werden kann.
beschäftigten Mitarbeiter.
und Katalysatoren, ihre Aufteilung und
Messgeräte zeichnen die Außen- und
Anordnung sowie für die Längen und
Innengeräusche auf und analysieren
Die ersten Schalldämpfer gab es be-
Querschnitte der Verbindungsrohre
das Frequenzspektrum. Den Ab-
reits 1932. Unser kontinuierlicher Er-
ermittelt. Anhand des vorgegebenen
schluss bilden Vorbeifahrtmessungen
folg in der Abgastechnik drückt sich
Lastenheftes wird gleichzeitig über die
des Fahrzeugs nach DIN 45636 bzw.
daher zahlenmäßig in gut 70 Jahren
Materialauswahl, Fertigungsmöglich-
ISO R 362.
Erfahrung und ca. 20.000 individuell
keiten, Qualitätssicherung usw. befun-
entwickelten Anlagen und über 2.000
den. Mit diesem Konzept beginnt
Gemeinschaft
Patenten aus. Wenn auch die meisten
die eigentliche Entwicklungsarbeit.
macht stark
der hier bearbeiteten Entwicklungs-
Neben traditionellen Entwicklungs-
Entwicklung, Werkzeugbau, Material-
aufträge den Pkw-Sektor betreffen, so
methoden mit Mustern und Messungen
wesen, Qualitätssicherung, Fertigungs-
soll doch nicht vergessen werden,
werden dabei zunehmend effiziente
planung, Logistik, Verkauf ... die
dass abgastechnische Lösungen z.B.
Berechnungsmethoden zur Optimie-
gesamte Auftragsbearbeitung ist eng
für kleine Motorspritzen und Rasen-
rung des Strömungsverhaltens des
verzahnt und wird jeweils von einem
mäher bei Eberspächer genauso ent-
Abgasgeräusches und der Festigkeit
verantwortlichen Projektteam aus Mit-
wickelt worden sind wie für große
eingesetzt. Dazu stehen ein Netzwerk
arbeitern aller tangierten Bereiche von
Schiffsmotoren und Diesellokomotiven.
mit leistungsstarken Workstations
Anfang bis Ende begleitet. Die Wei-
Übrigens: Jeder zweite Lkw und jeder
und modernste Simulationssoftware
chenstellung erfolgt natürlich schon in
zweite Traktor, der in West-Europa ge-
zur Verfügung.
der Entwicklungsphase. Die hier konzi-
fertigt wird, ist mit einer EberspächerAbgasanlage ausgerüstet.
pierten Konstruktionen bzw. ihre Ein100.000 km Erprobung
zelteile werden in punkto Materialaus-
bis zur Serienreife
wahl, Passgenauigkeit, Herstellbarkeit
Gegendruck- und Strömungsverhalten,
u.a.m. genau analysiert, um Produkt-
Schall- und Wärmeabstrahlung, Mate-
qualität, Fertigungskosten und be-
rial- und Verarbeitungsqualität . . . am
darfsgerechte Kundenbelieferung von
Motorenprüfstand und Messpult in der
Eberspächer-Versuchsabteilung. Am Motorenprüfstand lassen sich erste Eindrücke
gewinnen und Ergebnisse optimieren.
18
Ein Großteil der Entwicklungs-und Konstruktionsarbeit geschieht am Computer. Das
Bild zeigt die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten in einem Schalldämpfer.
Ein elektronisch gesteuertes fahrerloses
Transportsystem trägt zum rationellen Materialfluss
in der Fertigung bei.
Ohne die Roboter wären weder die kurzen Termine
noch das hohe Qualitätsniveau zu realisieren.
Eberspächer fertigt nach umweltgerechten Gesichtspunkten. Das Umwelt-Managementsystem wurde
nach DIN EN ISO 14001 geprüft und zertifiziert.
vornherein abzusichern. Welche Fra-
die Terminabstimmung mit den vor-
eingeführt und vom TÜV Cert zertifiziert.
gen verbinden sich allein mit einer
und nachgelagerten Abteilungen sowie
Die Förderung des qualitätsorientierten
Schweißnaht! Mit der Geometrie der
die Anforderung des benötigten Mate-
Denkens und Handelns der Mitarbeiter
Teile und Form der Nähte, mit dem
rials und Weiterleitung der gefertigten
ist ein Eckpfeiler unserer Qualitäts-
Verhalten bestimmter Legierungen und
Teile. Per Terminal haben sie vollen
Philosophie. Engagierte und geschulte
Materialstärken, mit den Möglichkeiten
Zugriff auf das Fahrerlose Transport-
Mitarbeiter im Team, einbezogen in Ent-
unterschiedlicher Schweißverfahren,
system (FTS), das an den Fertigungs-
scheidungsprozesse, stellen ihr Können
mit der Alternative Falzen und Bördeln.
leitrechner angeschlossen ist.
optimal in den Dienst des Kunden.
Nicht die Praxis entscheidet über das
Wie weit der Qualitätsprozess im
beste Verfahren (denn dann wäre es ja
Qualität im Brennpunkt
Unternehmen fortgeschritten ist, mag
zu spät), sondern vorweggenommene
Gestiegene Kundenanforderungen und
man daran ablesen, dass Eberspächer
Berechnungen, Testprogramme und
zunehmende Komplexität der Produkte
von den Automobilherstellern durchweg
Versuchsreihen.
haben die Qualität zum zentralen
als A-Lieferant eingestuft ist.
Wettbewerbsfaktor werden lassen.
Eigenverantwortliche
Kernpunkt unserer Qualitätspolitik ist
Fertigungsinseln
das konsequente Umsetzen der Null-
Mit der herkömmlichen Fließfertigung
Fehler-Strategie. Dabei steht das
sind die heutigen Marktanforderungen
Prinzip der Fehlervermeidung durch
nicht mehr zu bewältigen. So hat
Einsatz präventiver Qualitätstechniken
Eberspächer rechtzeitig und mit allen
im Vordergrund. Unser Ziel ist, stabile,
Konsequenzen auf eine modulare
beherrschte Prozesse in allen Phasen
Fertigungsstruktur umgestellt: hoch-
der Produktentstehung zu realisieren.
qualifizierte und motivierte Mitarbeiter
Ganz im Sinne des Unterneh-
übernehmen in autarken Produktions-
mens-Grundsatzes: „Im Mittelpunkt
einheiten nicht nur einen bestimmten
steht der Kunde“ wurde das Qualitäts-
Herstellungsprozess, sondern damit
Management-System entsprechend
auch die Rüstung und Wartung ihrer
den Anforderungen der Norm EN/
meist CNC-gesteuerten Maschinen,
ISO 9001, QS 9000 und VDA 6.1
19
für Nutzfahrzeuge
Nicht nur für Pkw, sondern auch für Nutzfahrzeuge
bietet Eberspächer innovative Abgassysteme an.
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[email protected]
82338 DS. Tan. 9. Can. 6. geänderte Auflage 07.05 Technische Angaben +/- 10%. Änderungen und Irrtümer vorbehalten. Printed in Germany. Gedruckt auf chlorfreiem Papier.
Eberspächer Abgastechnik