Roetfilters vinden geleidelijk hun weg in de serieproductie van voertuigen met dieselmotor. De meeste autofabrikanten bouwen ze in tijdens de productie om de emissies van fijn stof tot een minimum te beperken. Maar welke filters zijn het meest effectief? Hoe beïnvloeden de geometrische details van een filter de eigenschappen? Simulatietechnieken bieden uitkomst.
Onderzoekers en ontwikkelaars hadden tot nu toe grote series testen nodig om antwoord te krijgen op vragen als deze. Ze bouwden een prototype van elk filter, dat zijn mogelijkheden in de praktijk moest bewijzen. Dit vereiste een groot aantal filtertests, mogelijk meerdere honderden.
Simulatie
Nieuwe simulatiesoftware kan in de toekomst een belangrijke reductie geven van het aantal prototypes dat nodig is, wat minder tijd en geld kost voor de ontwikkeling en bovendien krachtige nieuwe mogelijkheden schept. “Het nieuwe simulatieprogramma ‘Filter Dict 3-D’ geeft ons voor het eerst volledig inzicht in het filterproces en informatie die vaak niet kon worden verkregen bij praktische tests”, zegt Dr. Stefan Rief, ontwikkelaar van simulatiemodellen aan Fraunhofer-Institut für Techno- en Wirtschaftsmathematik (ITWM) in Kaiserslautern.
Het programma maakt het mogelijk om te simuleren hoe snel en hoe ver deeltjes binnendringen in een filter, gebruikmakend van elk type filtermateriaal. Variabelen zijn filtermateriaal, model, fysische parameters en de afmetingen van deeltjes. Afhankelijk van het type filtermateriaal kunnen andere parameters, zoals de richting van de draden in geweven filters, worden opgenomen. Op basis van deze informatie berekent het programma de weg van de roetdeeltjes door het filtermateriaal voor elk van de miljard deeltjes. “De simulatie helpt ons te onderzoeken hoeveel roet is opgenomen en in welk deel van het filter. We optimaliseren het ontwerp van een filter om lange regeneratie-intervallen te verkrijgen, met een laag brandstofverbruik en hoog motorvermogen”, legt Rief uit.
Bosch is proefkonijn
Het simulatieprogramma is al geslaagd voor de eerste praktische test. Bij een experiment onderzochten wetenschappers van Bosch twee roetfilters voor dieselmotoren, met en zonder weefselmatrix, en vergeleken de resultaten met die van de simulaties. Bosch en het ITWM breiden hun samenwerking voor simulatie nu uit tot honderd filters. Onbruikbare types kunnen zo worden uitgesloten van productie: de onderzoekers bouwen alleen prototypes van filters met een aanvaardbaar resultaat in het simulatieprogramma. Alleen deze worden in het laboratorium getest.
