Techn. Universiẗat, Diss., 2006--München.

Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 2008.

Stuttgart, Univ., Diss., 2007.

Die Anwendbarkeit von Mikrowellen zur Regeneration von Dieselpartikelfiltern im Pkw-Bereich wird untersucht und im Rahmen dessen ein mikrowellenbasiertes Regenerationsmodul entwickelt. Hierbei wird ein neuer Lösungsansatz verfolgt, der auf der Anwendung einer mikrowellentransparenten Keramik basiert. Statt einer gleichmäßigen Erwärmung des Filters wird eine selektive Erwärmung des Rußes mit einem Weiterwandern des Mikrowellenfeldes nach Rußabbrand angestrebt. Am Anfang stehen temperaturabhängige Mikrowellenabsorptionsuntersuchungen verschiedener marktüblicher und neuer Filterkeramiken. Hierfür wird ein Messverfahren entwickelt. Weiter wird ein Verfahren zur Bestimmung der Dielektrizitätszahl dargestellt. Mit dem Programm FEMLAB werden Modellrechnungen hinsichtlich der Mikrowellen- und Wärmequellenverteilung verschiedener Applikatorformen durchgeführt. Die Bewertung der Eignung erfolgt mittels eines Wärmebilanzmodells, welches die maximale Rußtemperatur entlang eines Filterkanals unter Berücksichtigung von Wärmeverlusten durch die Kanaldurchströmung berechnet. Als Ergebnis werden ein Mehrwegefiltermodul und ein Regenerationsverfahren vorgestellt, welche an einem Motorenversuchsstand getestet werden. Bei dem Test konnten 75 % des Rußes regeneriert werden, wobei noch von weiterem Optimierungspotential ausgegangen werden kann.

Die Anwendbarkeit von Mikrowellen zur Regeneration von Dieselpartikelfiltern im Pkw-Bereich wird untersucht und im Rahmen dessen ein mikrowellenbasiertes Regenerationsmodul entwickelt. Hierbei wird ein neuer Lösungsansatz verfolgt, der auf der Anwendung einer mikrowellentransparenten Keramik basiert. Statt einer gleichmäßigen Erwärmung des Filters wird eine selektive Erwärmung des Rußes mit einem Weiterwandern des Mikrowellenfeldes nach Rußabbrand angestrebt. Am Anfang stehen temperaturabhängige Mikrowellenabsorptionsuntersuchungen verschiedener marktüblicher und neuer Filterkeramiken. Hierfür wird ein Messverfahren entwickelt. Weiter wird ein Verfahren zur Bestimmung der Dielektrizitätszahl dargestellt. Mit dem Programm FEMLAB werden Modellrechnungen hinsichtlich der Mikrowellen- und Wärmequellenverteilung verschiedener Applikatorformen durchgeführt. Die Bewertung der Eignung erfolgt mittels eines Wärmebilanzmodells, welches die maximale Rußtemperatur entlang eines Filterkanals unter Berücksichtigung von Wärmeverlusten durch die Kanaldurchströmung berechnet. Als Ergebnis werden ein Mehrwegefiltermodul und ein Regenerationsverfahren vorgestellt, welche an einem Motorenversuchsstand getestet werden. Bei dem Test konnten 75 % des Rußes regeneriert werden, wobei noch von weiterem Optimierungspotential ausgegangen werden kann.

Die vorliegende Arbeit mit dem Thema „Beitrag zur Entwicklung von Dieselrußpartikelfiltern“ zeigt die Entwicklung eines neuartigen Partikelfilterwerkstoffes vom Pulver bis zum Test des Bauteils am Motorenprüfstand. Die hohe Temperaturwechselbeständigkeit (TWB) des neu entwickelten feuerfesten Filtermaterials auf Basis von Al2O3-ZrO2-TiO2 (AZT) beruht auf der linearen Wärmedehnung in Kombination mit der Ausbildung einer Mikrorissstruktur sowie einem sehr niedrigen E-Modul von 8,5 GPa. Eine zusätzliche Kompensation von Wärmespannungen, welche aus der hohen Wärmedehnung von 7,5 · 10-6 K-1 der Tonerdematrix resultieren, erfolgt durch den modularen Aufbau des Wabenkörpers. Nicht zuletzt bewirkt die offene Porosität von 42% die verbesserte TWB. Durch die Verwendung von 95 Ma.% Al2O3 als Matrixwerkstoff ist der neu entwickelte AZT-Werkstoff für den Kontakt mit der Asche im für die Regeneration relevanten Temperaturbereich geeignet.

Die vorliegende Arbeit mit dem Thema „Beitrag zur Entwicklung von Dieselrußpartikelfiltern“ zeigt die Entwicklung eines neuartigen Partikelfilterwerkstoffes vom Pulver bis zum Test des Bauteils am Motorenprüfstand. Die hohe Temperaturwechselbeständigkeit (TWB) des neu entwickelten feuerfesten Filtermaterials auf Basis von Al2O3-ZrO2-TiO2 (AZT) beruht auf der linearen Wärmedehnung in Kombination mit der Ausbildung einer Mikrorissstruktur sowie einem sehr niedrigen E-Modul von 8,5 GPa. Eine zusätzliche Kompensation von Wärmespannungen, welche aus der hohen Wärmedehnung von 7,5 · 10-6 K-1 der Tonerdematrix resultieren, erfolgt durch den modularen Aufbau des Wabenkörpers. Nicht zuletzt bewirkt die offene Porosität von 42% die verbesserte TWB. Durch die Verwendung von 95 Ma.% Al2O3 als Matrixwerkstoff ist der neu entwickelte AZT-Werkstoff für den Kontakt mit der Asche im für die Regeneration relevanten Temperaturbereich geeignet.

Ruß entsteht durch Verbrennungsprozesse. Die extrem kleinen Partikel, an denen sich weitere Schadstoffe anlagern, werden tief eingeatmet. Jede Minderung in der Außenluft senkt das Gesundheitsrisiko. Von 2009 bis 2014 verringerte sich die Rußkonzentration im städtischen und ländlichen Hintergrund im Mittel um 4 % pro Jahr. An städtischen Straßen war die Minderung mit 6 % pro Jahr größer. Die Abschätzung der Klimawirksamkeit der sächsischen Ruß-Emissionen ist mit einer hohen Unsicherheit verbunden. Ein erwärmender Effekt wurde ermittelt. Der Strahlungsantrieb entspricht etwa 1 - 10 % der sächsischen CO2- Emissionen.

Der Bericht dokumentiert die Ergebnisse der mobilen Feinstaub- und Rußmessungen, die im September 2020 in Leipzig-Gohlis durchgeführt wurden. Mithilfe dieser Messungen konnte in den Abendstunden von warmen Messtagen ein starker Konzentrationsanstieg in der Nähe von Kleingartenanlagen mit Grill- und Feueraktivitäten beobachtet werden. Die erhöhten Belastungen ließen sich eindeutig auf Emissionen aus der Verbrennung von Holz und anderer Biomasse zurückführen. Der Bericht wendet sich an die interessierte Öffentlichkeit und Fachleute. Redaktionsschluss: 03.12.2020

Die Broschüre dokumentiert die Ergebnisse der mobilen Feinstaub- und Rußmessungen, die während des Sommers 2021 in der Dresdner Neustadt durchgeführt wurden. Mithilfe dieser Messungen konnte in den Abendstunden vor allen an warmen Messtagen ein starker Konzentrationsanstieg in der Nähe von Kleingartenanlagen mit Grill- und Feueraktivitäten beobachtet werden. Die erhöhten Belastungen ließen sich eindeutig auf Emissionen aus der Verbrennung von Holz und anderer Biomasse zurückführen. Die Broschüre wendet sich an die interessierte Öffentlichkeit und Fachleute. Redaktionsschluss: 04.01.2022