Renaissance of exhaust-gas recirculation: EGR still high-rated at automotive manufacturers / Huber Group develops special method for EGR equal distribution

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Accompanied by the realization of Euro-5 emission standard, many experts had assumed the end for exhaust-gas recirculation systems in favor of Selective Catalytic Reduction (SCR) or other technologies. Meanwhile, it has become a fact that even named automotive manu-facturers still appreciate the advantages of EGR: BMW for example has recently presented its new 730d model with integrated EGR sys-tem. Huber Group, R&D service provider and TIER1 supplier for au-tomotive and engine manufacturers has been following this trend and has enhanced its own exhaust-gas recirculation system.

Similar to ordinary EGR systems, Huber Group method is based on withdrawing exhaust-gas out of the exhaust manifold and leading it back into the intake manifold over the EGR valve. This increases the proportion of inert gas within the unburnt gas fill. Consequently, the burning rate gradually gets slowed down and the burning tempera-ture is reduced which in the end leads to a reduction of the tempera-ture-dependent NOx formation. In order to additionally increase the potential of reduction, Huber Group also uses an EGR-cooling with bypass solution. A part of exhaust-gas is withdrawn before it passes the turbine of the turbocharger, gets cooled inside the EGR-cooler and is mixed with the fresh air afterwards. In addition to the EGR-cooling, Huber system also includes an Electronic Control System that is able to distinguish between transient and stationary operating modes. Depending on the degree of engine speed alteration, the sys-tem measures a lower or higher shortage quantity compared to the quantity led back in stationary mode at every single load/ speed point that has been passed through. Whereas usual systems operate with conventional map solutions that more or less successfully cover the dynamic operation mode by a feed forward control, Huber System uses a cube model with „acceleration“ as third dimension.

Moreover, Huber System bears further advantages by means of a special mixing chamber: Exhaust-gas does not only get mixed with fresh air from one side as usually, it is leaded from the EGR valve into a preceding mixing chamber before. By means of an integrated aperture ring being adaptable to the according engine, the floating of exhaust-gas can be selectively influenced. Thus, a homogeneous distribution of EGR quantity over the complete duct cross-section of the fresh air supply can be achieved. The resultant equal distribution of exhaust-gas over all cylinders leads to an increased EGR rate, because as a result the NOX/PM trade-off of all cylinders is nearly the same without the negative effect of an increased soot production at one or more cylinders. Based on several projects with older engine generations, a considerable potential for Nox-reduction could be proved and generally, the engines could be upgraded by one emis-sion level without any design modifications in the field of fuel-mixture generation or combustion chamber design. A feasibility study re-sulted in the fact that even Euro-6 emission level can be achieved by using an EGR system.

„In case of smart use, EGR still offers the possibility to reduce nitro-gen oxides not only in a highly-efficient but especially cost-effective way. Even though we have already offered system solutions in the field of Selective Catalytic Reduction (SCR), we have been con-vinced especially by the inquiries from OEMs that the potential of exhaust-gas recirculation systems has not been tapped by now.“, points out Juergen Pilsl, head of application and testing at Huber Group. 

The development and product range of Huber Group regarding emis-sion reduction systems and components thus comprises also SCR and DPF (Diesel Particulate Filter) system solutions. The decision on using a specific method or an individual combination of systems is made in close co-operation with the according customer. By this, cost advantages can be fully achieved as well as specific customer re-quirements can be realized in an ideal way.

The development of engine and powertrain control systems with the focus on emission reduction for diesel engines also counts to the core competences of Huber Group. The international know-how ranges from exhaust-gas after-treatment for diesel engines, design-ing and application of dynamic exhaust-gas recirculation systems in transient operating mode to R&D projects for complete engine con-trols in the field of gasoline engines and hybrid drive. Functional de-velopment and control systems for exhaust-gas after-treatment (SCR and DPF) complete the business activities of Huber Group.

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Auf der IAA 2009 präsentiert die Huber Group "SimuFuel" – die weltweit erste LPG/Diesel-Lösung für SUV und leichte NFZe in Verbindung mit SCR / Euro 6 Emissionswerte darstellbar

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Die Huber Group, internationaler TIER1 Systemlieferant aus Mühlhausen bei Stuttgart, stellt auf der diesjährigen Internationalen Automobil Ausstellung (IAA), vom 17. bis 27. September 2009, in Halle 8.0, Stand F03, „SimuFuel“ vor. Abgeleitet von „simultaneous fueling“ steht „SimuFuel“ für die gleichzeitige Verbrennung von „Liquefied Petroleum Gas“ (LPG) und Diesel-Kraftstoff, wobei der LPG-Anteil je nach Betriebspunkt bis zu 40% ausmachen kann. Mit „SimuFuel“ bietet die Huber Group die weltweit erste LPG/Diesel-Lösung für SUV und leichte Nutzfahrzeuge mit ausreichender Stickstoffdioxid (NO2)- und Stickstoffmonoxid (NO)-Reduktion durch selektive katalytische Reduktion (SCR). Durch die gleichzeitige Integration eines SCR-Systems können die problematischen Stickoxide mittels Harnstoff-Eindüsung in einem katalytischen Prozess zu harmlosem Stickstoff (N2) reduziert werden.

„Wir sind äußerst zuversichtlich mit unserem Konzept die Zulassungshürden für eine duale Kraftstoffverwendung im Bereich LPG/Diesel zu überwinden, für die es derzeit noch kein Regelwerk gibt,“ sagt Martin Huber, Gründer und Vorstand der Huber Group. „Mit „SimuFuel“ liegen selbst die Euro 6 Emissionswerte in einem darstellbaren Bereich.“

Nähere Details sowie ein Concept Car mit „SimuFuel“ werden auf der IAA am Stand der Huber Group, vom 17. bis 27. September 2009, sowie an den Pressetagen, 15. und 16. September, in Halle 8.0, Nr. F03, präsentiert.

Darüber hinaus zeigt die Huber Group ihr breites Entwicklungs- und Produktportfolio rund um emissionsreduzierende Komponenten und Systeme, sowie für verbrennungsmotorische und alternative Antriebe. Ziel ist es, interessierten Besuchern die Vorteile von Entwicklungsdienstleistungen, Testing und Produktion aus einer Hand unterbreiten zu können. Selbst entwickelte und produzierte Steuergeräte, OBD-Diagnosetools, sowie luftführende bzw. abgasrelevante Bauteile, etwa Aktuatoren, Sensoren, Ansaugmodule und EGR-Komponenten, sind am Stand der Huber Group zu finden.

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Renaissance der Abgasrückführung: AGR steht bei Automobilherstellern weiter hoch im Kurs / Huber Group entwickelt spezielles Verfahren zur  AGR – Gleichverteilung

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Einhergehend mit der Umsetzung der Euro-5-Norm vermuteten viele Experten das Aussterben von Abgasrückführungssystemen zu Gunsten der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) oder anderer Technologien. Nun zeigt sich, dass selbst renommierte Automobilhersteller die Vorteile von AGR (Abgasrückführung) weiter zu schätzen wissen: BMW präsentierte beispielsweise erst diesen Monat den neuen 730d mit integriertem AGR-System. Die Huber Group, Entwicklungsdienstleister  und TIER1-Systemlieferant für Automobil- und Motorenhersteller, folgt diesem Trend und hat sein Abgasrückführungssystem weiterentwickelt.

Wie bei gängigen AGR-Systemen wird auch beim Verfahren der Huber Group Abgas aus dem Abgaskrümmer entnommen und über das AGR-Ventil in das Saugrohr zurückgeführt. Hierdurch steigt der Inertgasanteil in der Frischgasfüllung. Infolgedessen wird die Brenngeschwindigkeit verlangsamt und die Verbrennungsspitzentemperatur gesenkt, was letztendlich zu einer Verringerung der temperaturabhängigen NOx-Bildung führt. Um das NOx-Reduktionspotential zusätzlich zu steigern, arbeitet die Huber Group mit einer AGR-Kühlung mit Bypass-Lösung. Ein Teil des Abgases wird vor der Turbine des Abgasturboladers entnommen, im „EGR-Cooler“ gekühlt, und danach der Frischluft beigemischt. Neben der AGR-Kühlung beinhaltet das Huber-System ein elektronisches Steuerungssystem, welches zwischen transienten und stationären Betriebszuständen unterscheidet. Abhängig vom Grad der Drehzahlveränderung bemisst das System, im jeweiligen Last- oder Drehzahlpunkt der gerade durchlaufen wird, eine niedrigere oder höhere AGR-Mindermenge, im Vergleich zur rückgeführten Menge im stationären Betriebszustand. Arbeiten konventionelle Systeme mit einer klassischen Kennfeldlösung, in der der dynamische Betrieb über Vorsteuerung mehr oder minder erfolgreich abgedeckt wird, so verwendet Huber ein Kubusmodell mit „Beschleunigung“ als dritter Dimension. Darüber hinaus birgt das Hubersche AGR-System vor allem Vorteile durch eine spezielle Mischkammer: Das Abgas wird der Frischluft nicht wie zumeist üblich einseitig zugeführt, sondern gelangt aus dem AGR-Ventil vorab in eine dem Saugrohr vorgelagerte Mischkammer. Mittels einer integrierten Ringblende, welche speziell an den jeweiligen Motor angepasst wird, kann das Zuströmen des Abgases gezielt beeinflusst werden. Dadurch lässt sich eine homogene Verteilung der AGR-Menge über den gesamten Kanalquerschnitt der Frischluftzuführung erzielen. Die daraus resultierende Gleichverteilung des Abgases auf alle Zylinder führt zu einer Steigerung der AGR-Rate, da der NOX/PM Trade-off aller Zylinder nahezu identisch gelagert ist, ohne dass mit einer erhöhten Rußbildung bei einem oder mehreren Zylindern gerechnet werden muss. Anhand einiger Projekte mit älteren Motorgenerationen konnte ein erhebliches Potential zur Nox-Absenkung ermittelt werden und in der Regel ließen sich die Motoren ohne weitere konstruktive Eingriffe im Bereich Gemischbildung und Brennraumgestaltung um eine ganze Emissionsstufe upgraden. Eine Feasibility-Studie ergab, dass selbst die Euro-6-Norm unterstützt durch ein AGR-System erreicht werden kann.

„AGR bietet bei intelligenter Nutzung nach wie vor die Möglichkeit nicht nur hocheffizient, sondern vor allem kostengünstig Stickoxide zu reduzieren. Auch wenn wir bereits Systemlösungen im Bereich der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) anbieten, sind wir vor allem aufgrund der Anfragen von OEMs davon überzeugt, dass die Anwendungsmöglichkeiten der Abgasrückführung noch nicht ausgeschöpft sind“, betont Jürgen Pilsl, Bereichsleiter Applikation und Testing bei der Huber Group. Das Entwicklungs- und Produktangebot der Huber Group rund um emissionsreduzierende Systeme und Komponenten umfasst somit ebenfalls SCR- und DPF- (Dieselpartikelfilter) Systemlösungen. Die Entscheidung für den Einsatz  eines bestimmten Verfahrens oder auch eine individuelle Kombination wird in enger Zusammenarbeit mit dem jeweiligen Kunden gefällt. Hierdurch können sowohl Kostenvorteile ausgeschöpft, als auch spezifische Kundenanforderungen optimal umgesetzt werden.

Die Entwicklung von Motor- und Powertrain-Steuerungssystemen, mit dem Schwerpunkt der Emissionsreduzierung bei Dieselmotoren, zählt zu den Kernkompetenzen der Huber Group. Die internationale Erfahrung erstreckt sich über die Abgasnachbehandlung bei Dieselmotoren, die Auslegung und Applikation von dynamischen Abgasrückführungssystemen im transienten Fahrbetrieb, bis zu Entwicklungsprojekten für komplette Steuergeräte im Bereich Otto-Motoren und Hybrid-Antrieb. Funktionsentwicklungen und Steuerungssysteme für die Abgasnachbehandlung (SCR und DPF) runden das Leistungsportfolio ab.

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A to Z of Vehicle Endurance Testing "Wherever – whenever": Huber Group broadens its testing offers in emerging markets like China and Russia

Whether its individual components, engines or entire vehicles, Huber Group has the know-how and experience to be a fully-fledged testing service provider. From testing of components in proprietary climate chambers to Prototype Fleet-Test Management, Huber Group is capable of organising and executing extensive endurance tests in various locations around the world including the diverse geography of China, the dry deserts of Dubai and the cold plains of Russia. Even though fleet testing is not a standard practice in many emerging markets, Huber Group has increasingly solidified it’s credentials and presence in these regions. According to the maxim „Wherever, whenever“ the service portfolio of Huber Group incorporates flexibility and strong customer orientation.

Based on years of international experience, Huber Group offers its customers a full service package which includes summer, winter and altitude testing of vehicles. Upon customer request, Huber Group is fully capable of handling the complete organisation right from detailed planning of the tests to analysis of vehicle data. Huber Group’s standard repertoire also includes testing under extreme weather conditions ranging from below freezing cold to desert heat, testing at high altitudes and special tests (Testing with trailers or cold start tests). And of course, testing of individual prototypes or entire fleets would be done with the same dedication and commitment.

The fact that the engineers and test drivers of Huber Group have a presence across a wide customer base in Europe and Asia makes our motto „Wherever – Whenever“ all the more meaningful. Huber Group’s branches in China, Korea, India and Dubai ensure that top quality infrastructure is available for all testing. Customers of the Huber Group also enjoy the cost benefits resulting from predominant usage of local drivers for all test drives. Additionally, Huber Group provides it’s own garage facilities in many countries and also has access to a network of partner workshops and testing facilities.

The flexibility of the Huber team extends to the choice of test systems and measurement instrumentation. Of course, the technology to be used in the test would be defined after close consultation with the customer. Depending on customer requirements, Huber Group could use measurement equipment from IPETRONIK, its own software FLEETEQ or any other technology that the customer prefers. This freedom of choice with respect to measurement technology and highly customisable software effectively ensures that the end solution satisfies all of the customer’s special requirements.

Huber Group’s standard procedure for test vehicle preparation includes integration of On-Board-Diagnostics (OBD) or GPS-Tracking, inspection and verification of the components and performing vehicle modifications for testing of variants. Moreover extensive checks of the vehicle, measurement instrumentation and the system under test are verified including detailed documentation of the same. In order to ensure smooth operation, the customer could access technical support through a workshop service (responsible for repair, maintenance and 24 hour emergency support) and also request an additional support vehicle throughout the testing. Additional services could also be arranged including world-wide transport and customs clearance of the test vehicles, express delivery of spare parts and travel or event organisation in relation with testing. A long term vehicle insurance could also be arranged which could include costs incurred due to premature interruption of the tests due to theft or accidents under the assumption that the value of the test vehicle increases with every kilometre driven.

To ensure that the components under test experience real world conditions, the tests are executed under various driving conditions (on- or off-road, city or highway) and extreme environmental conditions including temperature differences, high altitudes etc. Upon special request, emission tests (including data preparation, evaluation and analysis) could also be performed, the EOBD/OBDII conditions verified, special emission relevant situations executed and analysed (e.g. cold start at very low ambient temperatures) and also fuel quality can be analysed. The latter is notably important for emerging markets with high variations in fuel quality like China and Russia. Huber Group has developed a special fuel sampling system especially for this purpose.

The reporting procedure is also customised according to customer requirements. The documentation and analysis of a test drive consists of real time error messages, online tracking of the test vehicle location through GPS/GSM, daily status updates, skilled and prompt reporting of any relevant incidents during the test, both objective and subjective assessment of the complete vehicle through the entire test cycle. As the final step of an endurance test, complete post-test dismantling of the engine followed by wear analysis is done. A final report including suggestions for improvements to prevent detected problems in future is provided.

Furthermore, Huber Group offers testing capacities in areas of component, engine and dynamometer tests. Climate chambers, vibration testing equipment and test benches including a Dual Channel Mass-Spectrometer are available. Through these it is possible to measure non standard emission components like Ammonia (NH3) and Isocyanic acid (HNCO) in addition to standard measurements for power, torque, fuel consumption, durability and exhaust gas emission (e.g. CO, CO2, HC, NOx). It is also possible to measure particulate matter under the NEDC cycle (roller test bench) and ETC cycles.

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Fahrzeugdauerläufe von A bis Z "Wherever – whenever": Huber Group erweitert sein Testingangebot verstärkt auch in Wachstumsmärkten wie China und Russland

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Die Huber Group präsentiert sich im Testing-Segment als erfahrener Full-Service Dienstleister für Komponenten-, Motor- und Fahrzeugerprobung. Neben einem Prüfportfolio, welches sich von der Bauteilerprobung in hauseigenen Klimakammern, bis hin zu Prototypen-Fuhrparkmanagement erstreckt, zählt die Komplettorganisation von Fahrzeugdauerläufen an nahezu jedem gewünschten Ort, etwa in verschiedenen Regionen Chinas, dem Wüstenstaat Dubai oder Russland, zu den besonderen Kompetenzen der Unternehmensgruppe. Gerade in Wachstumsmärkten, in denen Flottentests nicht standardmäßig durchgeführt werden, etabliert sich die Unternehmensgruppe zunehmend. Unter dem Motto „Wherever – whenever“ steht das Leistungsportfolio der Huber Group deshalb für Flexibilität und Kundenorientierung.

Die Huber Group bietet Kunden mit ihrer langjährigen, internationalen Erfahrung im Bereich der Sommer-, Winter- und Höhenerprobung ein Full-Service-Angebot. Von der Planung über die Durchführung bis zur Analyse von Fahrzeugdauerläufen, wird auf Kundenwunsch die Komplettorganisation übernommen. Auch Erprobungen unter Extrembedingungen wie Hitze, Kälte oder Höhe, und Zusatztests, bspw. Anhänger- oder Kaltstarttests, gehören zum Standardrepertoire der Huber Group. Getestet werden sowohl einzelne Prototypen, als auch ganze Fahrzeugflotten.

Örtlich gebunden ist die Kundschaft dabei nicht: „Wherever – whenever“. Die Huber Group ist mit einem Ingenieur- und Fahrerpool in Europa und Asien vertreten. So verfügt die Unternehmensgruppe mit Auslandsstandorten in China, Korea, Indien und Dubai über eine gute Infrastruktur zur Fahrzeugdauerlauferprobung. Durch den Einsatz überwiegend lokaler Fahrer ergibt sich beispielsweise ein Einsparungspotenzial, das als Kostenvorteil an den Kunden weitergereicht wird. Zudem verfügt das Mühlhausener Unternehmen über eigene Entwicklungswerkstätten in mehreren Ländern, sowie über ein Netzwerk an autorisierten Partnerwerkstätten und Testinstituten.

Flexibilität zeigt das Huber Team auch bei der System- und Messtechnikauswahl. Die Auswahl der benötigten Technik wird stets flexibel und in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden umgesetzt. Je nach Anforderung kann Messtechnik von IPETRONIK, die von der Huber Group selbst entwickelte Software FLEETEQ, oder andere, vom Kunden gewünschte Messtechnik zum Einsatz kommen. Diese Unabhängigkeit bei der Auswahl der Messtechnik mit maßgeschneiderter Software ermöglicht einen hohen Individualisierungsgrad.

Der Einbau von On-Board-Diagnose oder GPS-Tracking gehört gleichermaßen zum Standard der Fahrzeugvorbereitung, wie die Inspektion und Vermessung der später zu befindenden Komponenten, Umbauarbeiten zur Variantenprüfung und ein umfassender Fahrzeug-, Messtechnik- und Systemcheck inklusive Dokumentation. Um einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten, kann der Kunde zudem auf die technische Unterstützung durch einen Werkstattservice, zuständig für Reparatur, Wartung und 24h Notdienst, zurückgreifen, sowie auf Servicebegleitfahrzeuge zur Fahrzeugbetreuung. Selbst Zusatzdienste, wie weltweiter Transport und Verzollung der Fahrzeuge, Express-Ersatzteillieferung oder auch Reise- und Veranstaltungsorganisation rund um das Testing werden angeboten. Auf Wunsch kann auch eine Dauerlaufversicherung abgeschlossen werden, mit der anfallende Dauerlaufkosten bei vorzeitigem Ausfall durch Diebstahl oder Unfall abgesichert werden, schließlich steigt mit jedem gefahrenen Kilometer der Wert eines Erprobungsfahrzeugs.

Damit die zu untersuchenden Komponenten unter Realbedingungen getestet werden können, erfolgt die Fahrzeugerprobung auf verschiedenen Streckenprofilen, – On- und Offroad, Stadt oder Autobahn, – und unter extremen Bedingungen – Temperaturunterschiede, große Höhen etc. Je nach Kundenwunsch werden beispielsweise Abgastests durchgeführt (inkl. Datenaufbereitung, -auswertung  und -analyse), die EOBD/OBDII (On-Board-Diagnose) überprüft, spezielle Situationen und Fahrzustände (z.B. Kaltstart-Verhalten bei Tiefsttemperaturen) gemessen, sowie Kraftstoffproben zur Qualitätsbestimmung entnommen und analysiert. Letzteres ist vor allem für Wachstumsmärkte mit stark unterschiedlicher Kraftstoffqualität, wie China und Russland, von Bedeutung. Die Huber Group hat hierfür ein spezielles Fuel Sampling System mit Teilstromentnahme entwickelt.

Das Reporting erfolgt bei der Huber Group individuell nach Kundenwunsch. Die Dokumentation und Analyse einer Erprobung umfasst die Fehlererfassung in Echtzeit, Online-Tracking der Testfahrzeuge via GPS/GSM, tägliche Statusmeldung, qualifizierte und umgehende Darstellung von Vorkommnissen sowie einer Gesamtfahrzeugbeurteilung über den gesamten Laufzyklus (objektiv und subjektiv). Die vollständige Motordemontage und -analyse, eine Verschleißbewertung nach Abschluss der Erprobung, sowie Abschlussberichte inklusive Verbesserungsvorschläge zur zukünftigen Prävention aufgedeckter Probleme, schließen das Angebot rund um den Fahrzeugdauerlauf ab.

Darüber hinaus verfügt die Huber Group über zusätzliche Prüfkapazitäten in den Bereichen Komponenten-, Motor- und Rollentests. Klimakammern und Schwingprüfsysteme zur Bauteilerprobung, sowie Prüfstände inklusive Dual Channel-Massenspektrometer sind vorhanden. Hierdurch können neben Standardmessungen, wie Leistung, Drehmoment, Verbrauch, Dauerhaltbarkeit und Abgasemissionen (bspw. CO, CO2, HC, Nox), auch Messungen anderer Rohabgasbestandteile, wie NH3 und HNCO, durchgeführt werden. Als weitere Emissionsmesstechnik wird Online-Partikelmessung im NEDC- (Rollentest) und ETC-Zyklus angeboten.

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