Ga naar hoofdinhoud

Nieuwe meettechniek maakt diesels zuiniger

Voertuigen met diesel-motoren moeten worden uitgerust met een deeltjes-filter, zodat ze milieuvrien-delijker zijn en minder schade aan de gezondheid kunnen toebrengen. De herkenning van de roet-belasting op dit filter is tot nog toe een technische uitdaging. Ingenieurs van de Universität Bayreuth hebben een belangrijke stap vooruit gemaakt. Met behulp van microgolven is de mate van roetvervui-ling exact te bepalen.

Zowel op Europese als op nationaal vlak zijn er strenge wetten met be-trekking tot de emissies van voertuigen. Doe maken voor dieselmotoren een deeltjesfilter noodzakelijk. De uitlaatgassen bevatten minuscule roetdeeltjes, koolwaterstoffen, water en asresten. Door de geringe afmetingen dringen deze deeltjes door tot in de longweefsels en kunnen ze zeer schadelijk zijn voor de gezondheid.

De uitstoot van roetdeeltjes kan door hoogwaardige filters belangrijk worden gereduceerd. Deze filters bestaan uit keramische materialen met dunne poriën waarin roetdeeltjes zich vastzetten. Maar hoe meer deeltjes achter blijven, des te minder doorlaat er is. Dit heeft tot gevolg dat het filter in de loop van het gebruik dichtslibt. Daarom worden de filters regelmatige geregenereerd, waardoor de roetdeeltjes verdwijnen.

Brandstofverbruik en materiaalkosten
Voor de reiniging van de deeltjesfilters zijn in de ontwikkelingsafdeling van automobielfabrikanten verschillende processen ontwikkeld. Deze hebben ondanks verschillende technische details een gezamenlijk nadeel: elke regeneratie levert een behoorlijk extra brandstofverbruik op, beduidend meer dan wanneer de dieselmotor normaal in bedrijf zou zijn. Daarom zijn zowel autofabrikanten als klanten geïnteresseerd in het terugbrengen van het brandstofverbruik bij regeneratie van het filter.

Regeneratie gebruikt minder brandstof naarmate men nauwkeuriger weet hoeveel roetdeeltjes er in het filter zitten en hoe deze deeltjes zijn verdeeld in het kanalensysteem van het filter. Deze informatie maakt behalve een lager brandstofgebruik ook in ander opzicht een kostendaling mogelijk. Nu wordt duur siliciumcarbide (SiC) als filtermateriaal gebruikt. Alleen dit materiaal kan oververhitting doorstaan zoals dat bij de regeneratie kan voorkomen wanneer te veel roet in het filter is achtergebleven.

Als deze hoeveelheid roet exact kan worden gemeten, wordt het filter op het juiste tijdstip geregenereerd en is het gevaar van oververhitting verdwenen. Het gevolg hiervan zou kunnen zijn dat siliciumcarbide kan worden ver-vangen door goedkopere filtermaterialen.

Meting van roetbelasting

De vraag is dus hoe roetconcentraties in het inwendige van het filter kunnen worden opgespoord en gemeten. Het tot nu toe gebruikte proces berust op de meting van de tegendruk van het uitlaatgas maar dit is onbetrouwbaar.

Een team van ingenieurs van het Bayreuth Engine Research Center (BERC), dat tot de Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften (FAN) van de Universität Bayreuth hoort, heeft een veelbelovend proces ontwikkeld. Dit biedt de nauwkeurige informatie over de in het diesel deeltje filter opgeslagen roetdeeltjes.

De sleutel voor de ontdekkingsreis in het inwendige van een deeltjesfilter is de microgolftechniek. Voor materiaalonderzoek wordt al tientallen jaren de zogeheten holle ruimte resonator ingezet. Dit is een hol lichaam, waarvan de binnenwand is gemaakt van goed geleidend metaal. Als microgolven in deze holle ruimte worden gestuurd, ontstaan elektromagnetische resonanties. Het belangrijkste punt is nu dat materiaalproben, die in de holle ruimte reso-nator worden ingebracht, het resonantieproces veranderen. Dit gebeurt zodanig dat deze veranderingen nauwkeurige conclusies mogelijk maken met betrekking tot de elektrische eigenschappen van de materiaalproben.


Principe van de bepaling van de belasting op het deeltjesfilter.

Resonantiefrequentie

Dit principe hebben de ingenieurs toegepast op het onderzoek van deel-tjesfilters. Dit filter bevindt zich in een verdikt gedeelte van de uitlaatpijp. Dit gedeelte fungeert als holle ruimte resonator, terwijl het filter de eigenlijke materiaalprobe voorstelt. Het onderzoeksteam kon aantonen, dat de resonantie-eigenschappen van het systeem in belangrijke mate worden beïnvloed door de hoeveelheid roetdeeltjes en de plaats waar deze zich hebben vastgezet. De onderzoekers hebben vastgesteld dat de resonantiefrequentie duidelijk en nagenoeg lineair verandert met de roetvervuiling van het diesel deeltje filter.

De onderzoeksresultaten openen de weg naar goedkope processen voor regeneratie van roetfilters. Zowel de fabrikant van dieselvoertuigen als de klant zal daarvan kunnen profiteren.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven