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Zero-impact NOx emission powertrain solutions for diesel light commercial vehicles = Antriebsstranglösungen zur Erreichung vom Zero-Impact NOx Emissionsverhalten bei leichten Nutzfahrzeugen mit Dieselantrieb
2026
Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2026
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
Genehmigende Fakultät
Fak04
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2026-02-27
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2026-04498
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1034055/files/1034055.pdf
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
diesel light commercial vehicle (frei) ; electric heater (frei) ; electrification (frei) ; emission regulations (frei) ; exhaust gas aftertreatment (frei) ; fuel burner (frei) ; zero-impact emissions (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620
Kurzfassung
Zur Verbesserung der Luftqualität werden Maßnahmen ergriffen, um die verkehrsbedingten Schadstoffemissionen unter die geltenden gesetzlichen Normen (Euro 6/7) zu senken, mit dem Ziel, sie auf ein ultraniedriges oder sogar ʺZero-Impactʺ-Niveau zu bringen. Dieselfahrzeuge sind nach wie vor eine Hauptursache für die vom Verkehrssektor verursachte Verschlechterung der Luftqualität. Obwohl verschiedene Diesel- Antriebsstrangtechnologien in diesem Zusammenhang intensiv untersucht wurden, fehlt bisher eine Studie, die die Auslegung von Dieselfahrzeugen mit ʺZero-Impactʺ-Emissionen ganzheitlich angeht und dabei alle möglichen Randbedingungen aus Sicht des Fahrzeugs und der Luftqualität berücksichtigt. In diesem Rahmen werden in dieser Studie verschiedene Antriebsstranglösungen zur Erreichung von ʺZero-Impactʺ-Emissionen mit einem leichten N1-Nutzfahrzeug der Klasse III mit Dieselmotor vorgestellt. Zunächst wird der Begriff ʺZero-Impact Emissionʺ als das Emissionsniveau eines Fahrzeugs definiert, das einen irrelevanten Beitrag zur Luftqualität gewährleistet. Anschließend wird eine universelle Methode zur Prüfung der Einhaltung der festgelegten ʺZero-Impactʺ-Emissionsanforderungen durch Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor ermittelt. Um zu untersuchen, ob das untersuchte Dieselfahrzeug im Hinblick auf seine Auswirkung auf die Luftqualität als gleichwertig mit seiner batterieelektrischen Version eingestuft werden kann, liegt der Schwerpunkt dieser Arbeit auf den NOx-Emissionen im realen Fahrbetrieb. Diese entstehen eindeutig nur durch den Verbrennungsmotor, so dass das Batterie-Elektrofahrzeug per Definition als NOx-freies Fahrzeug zu bezeichnen ist. Im Folgenden wird ein ultra-niedrig emittierendes Fahrzeugkonzept gemäß dem Vorschlag der Europäischen Kommission für eine Euro-7-Verordnung von 2022 als mögliche Technologiereferenz für den marktrepräsentativen Dieselantriebsstrang der Zukunft spezifiziert. Diese vorläufigen Emissionsanforderungen waren in vielerlei Hinsicht ehrgeiziger als die aktualisierten und veröffentlichten Euro-7-Normen von 2024. Es wurde festgestellt, dass das Referenzfahrzeug in 67 % der untersuchten Testfälle, bei denen Aspekte der Fahrzeugemissionen und der Luftqualität ungünstig miteinander kombiniert wurden, die ʺZero-Impactʺ-Emissionsgrenzwerte für NOx einhalten kann. Um in allen Testfällen ʺZero-Impactʺ-NOx-Emissionen zu erreichen, sind weitere fortschrittliche Emissionslösungen erforderlich. In Stadtgebieten mit hoher Verkehrsdichte ist der Einsatz eines Vorheizgeräts für das Abgasnachbehandlungssystem mit einer Leistung von mindestens 20 kW für 1 Minute erforderlich. Bei hohem Autobahnverkehr ist ein Unterflur-SCR Katalysator mit einem Mindestvolumen von 12 l oder eine Geschwindigkeitsbegrenzung auf 130 km/h erforderlich.Towards improving air quality, efforts are being made to reduce pollutant emissions from traffic below current legislated standards (Euro 6/7), aiming to achieve pollutant emissions of ultra-low and even zero-impact level. Diesel vehicles remain a primal source of air quality deterioration caused by the transportation sector. Although various diesel powertrain technologies have been intensively investigated in this context, a study that approaches the design of zero-impact emission diesel vehicles holistically, taking into consideration all possible boundary conditions from the vehicle and the air quality perspectives, is still missing. Against this background, this study presents various zero-impact emission powertrain solutions on an N1 Class III light-duty commercial vehicle with a diesel internal combustion engine. To achieve this, the “Zero-Impact Emission” term is firstly defined as the vehicle emission level that ensures irrelevant contribution to air quality. Next, a universal method to test the compliance of an internal combustion engine powered vehicle with the defined zero-impact emission requirements is identified. To investigate, if the studied diesel vehicle can be labeled as equivalent to its battery electric version in respect to their impact on air quality, the focus of this work is on real-driving tailpipe NOx emissions. These originate clearly only from the internal combustion engine, hence identifying the battery electric vehicle as zero NOx emission vehicle by definition. In the following, an ultra-low emission vehicle concept is specified in accordance with the European Commission’s 2022 Euro 7 regulation proposal as a potential technology reference for the market-representative diesel powertrain of the future. These interim emission requirements were in many terms more ambitious than the 2024 Euro 7 update and release. The vehicle is found to be able to achieve zero-impact NOx emission compliance in 67 % of the considered test cases that combined adversely vehicle emission and air quality aspects. To achieve zero-impact NOx emissions in all test cases, further advanced emission solutions are essential on the reference vehicle. In congested urban areas, the use of an exhaust gas aftertreatment system preheating device with at least 20 kW of power for 1 min is required. In high-traffic highway situations, an underfloor SCR with a minimum volume of 12 l or a restriction of vehicle’s top speed at 130 km/h is required.
OpenAccess: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT031457003
Interne Identnummern
RWTH-2026-04498
Datensatz-ID: 1034055
Beteiligte Länder
Germany
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