Mikrowellen reinigen Rußfilter von Dieselmotoren

Ein Vorhaben aus dem Initiativprogramm „Zukunftstechnologien für kleine und mittlere Unternehmen“ (ZUTECH) der industriellen Gemeinschaftsforschung

Der Dieselmotor ist für Kraftfahrzeuge die Antriebsquelle mit dem günstigsten Kraftstoffverbrauch. Durch die Einführung der Hochdruckeinspritzsysteme und die Verbesserung der Triebwerkseigenschaften wurden in den letzten Jahren große Fortschritte bei der Leistungssteigerung und der Absenkung der Schadstoffemissionen erzielt. Doch der stark steigende Anteil der Diesel-Pkw an den Neuzulassungen führt auch zur Erhöhung der Emission krebserzeugender Feinstäube (Partikel), die in Dieselabgasen enthalten sind. Um die neuen europäischen Abgasgrenzwerte einhalten zu können, sind neue Filtersysteme für Dieselfahrzeuge erforderlich. Mit Unterstützung der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ (AiF) werden drei Forscherteams aus Freiberg und Dresden gemeinsam ein Partikelfiltersystem entwickeln, das sich mit Hilfe von Mikrowellen laufend selbst reinigt. Diese Technologie verspricht nicht nur einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz, sondern soll auch den Energieverbrauch für die Regeneration des Filters erheblich senken.

Der Partikelfilter ist zur Zeit die wirkungsvollste nachmotorische Maßnahme zur Minderung der Partikelemission von Dieselmotoren. Er wird jedoch bislang nur zögernd eingesetzt, weil die Reinigung der hochporösen Filterkörper aus Keramik schwierig ist. Die abgeschiedenen Rußpartikel müssen laufend entzündet und abgebrannt werden. Dafür muss mit zusätzlichem Aufwand die Abgastemperatur erhöht oder die Regenerationstemperatur gesenkt werden. Die Wissenschaftler wollen jetzt ein neuartiges aktives Verfahren entwickeln, das die erforderliche Regenerationstemperatur ohne die Beeinflussung der Abgastemperatur erreicht. Stattdessen soll die Temperatur des Rußes und/oder des Filtermaterials durch die Absorption von Mikrowellen direkt angehoben werden. In Vorversuchen wurde festgestellt, dass Mikrowellen innerhalb von wenigen Sekunden direkt am Ruß ankoppeln, ihn erwärmen und zu seiner Entzündung und Verbrennung führen.

Die deutlich steigenden Absatzzahlen für Dieselmotoren auf dem Pkw-Markt und die steigenden Emissionsanforderungen der EURO-Normen bieten einen stark wachsenden Markt für Partikelfilter. Dieser Markt ist traditionell von kleinen und mittelständischen Zulieferfirmen der Automobilindustrie besetzt. Sie werden von den beabsichtigten Forschungsergebnissen den größten Nutzen haben, weil sich ihnen damit die Möglichkeit zur Entwicklung neuer eigener Produkte eröffnet, für die ein großer Bedarf besteht.

Diese neuartige Regeneration von Diesel-Partikelfiltern ist eines von 18 neuen Forschungsvorhaben im Initiativprogramm „Zukunftstechnologien für kleine und mittlere Unternehmen“ (ZUTECH) der AiF. Diese Projekte fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) mit 7,3 Mio. Euro. Die meisten von ihnen stammen aus den Bereichen neue Werkstoffe sowie Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik. Eine Jury aus Unternehmens-, Wissenschafts- und Ministeriumsvertretern hat die Vorhaben in einem hochselektiven Wettbewerb aus ursprünglich 66 Projekten ausgewählt.

Die AiF hat ZUTECH als Erweiterung der industriellen Gemeinschaftsforschung entwickelt, um die branchenübergreifende Zusammenarbeit zu Gunsten der mittelständischen Wirtschaft anzuregen. Nach der jetzt beendeten zehnten Wettbewerbsrunde hat ZUTECH bislang insgesamt 153 Projekte an 206 Forschungsstellen bundesweit mit 59 Mio. Euro unterstützt. An 64 Vorhaben waren Forschungsstellen in den neuen Ländern beteiligt. In der Rangliste der Forschungsstandorte mit ZUTECH-Projekten führen Aachen und Dresden, gefolgt von Bremen, Berlin, Chemnitz und München.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Christos G. Aneziris, Technische Universität Bergakademie Freiberg, E-Mail: aneziris@ikgb.tu-freiberg.de, Tel.: 03731 392505