Die Kyocera Corporation hat heute bekannt gegeben, dass sie ein Sensorelement entwickelt hat, welches die Überwachung des Rußfilters in Dieselmotoren unterstützt. Erstmals können Betriebstemperaturen von über 500 °C erreicht werden, ohne dass Platin verwendet werden muss*1. Das bei der CEATEC JAPAN 2015 in der Kategorie Green Innovation*2 ausgezeichnete Sensorelement nutzt eine neue Metalllegierung als Schutz vor höheren Temperaturen, während gleichzeitig die Herstellungskosten gesenkt werden und zur Verringerung der Luftverschmutzung durch Motorabgase beigetragen wird.
Da die Umweltvorschriften immer strenger werden, kann davon ausgegangen werden, dass zur Überwachung der Emissionen von Dieselmotoren Rußsensoren erforderlich werden. Der Großteil der zurzeit von anderen Unternehmen entwickelten Sensorelemente verwendet Elektroden aus Platin, welche bei hohen Temperaturen oxidationsbeständig sind. Platin kann jedoch in Verbindung mit Ruß katalytische Reaktionen hervorrufen – und bei sehr hohen Temperaturen sogar zu einer Entzündung von Ruß führen. Kyocera hat diese Probleme gelöst und eine neue Metalllegierung entwickelt, die das Platin im neuen Element ersetzt. Erste Prototypen werden für Januar 2017 erwartet.
Innovative Aspekte der Entwicklung
1. Widerstandsfähig gegenüber Betriebstemperaturen über 500 °C
Als weltweit führender Lieferant von keramischen Mikroelektronikgehäusen (Marktanteil ca. 70 %) hat Kyocera auf den Gebieten Leitermaterialien und keramische Metallisierung ein umfangreiches Angebot an Technologien entwickelt. Durch die Nutzung eines eigens entwickelten Leitermaterials aus einer Metalllegierung anstatt Platin hat Kyocera ein Sensorelement geschaffen, das Ruß bei hohen Betriebstemperaturen messen kann. Selbst bei extrem hohen Temperaturen – weit über 500 °C – kann das Sensorelement je nach Anwendungsgebiet eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es dank einer robusten Struktur, die durch Laminierung und Co-Feuerung dünner Keramikschichten und der neu entwickelten Metalllegierung erzeugt wird, auf eine lange Lebensdauer ausgelegt.
2. Beitrag zur Verringerung der Luftverschmutzung durch Motorabgase
Rußsensoren messen die Partikel in Dieselabgasen und erkennen ein Überschreiten des gesetzlichen Emissionslimit. Das Sensorelement trägt in der Praxis zu einer Verringerung der Luftverschmutzung und einer saubereren Umwelt bei, indem der Fahrer gewarnt wird, sobald der Filter nicht mehr korrekt arbeitet.
3. Kostensenkung durch Materialinnovation
Zusätzlich zu seiner Leistungsfähigkeit bei hohen Temperaturen senkt das neue Sensorelement die Kosten, da das Edelmetall Platin durch die von Kyocera entwickelte Metalllegierung ersetzt wurde. Kyocera möchte die Nutzung des neu entwickelten Materials als Alternative zu Platin in Anwendungen wie Gassensoren und in Verbindung mit Mikroelektronikgehäusen im Hochtemperaturbereich etablieren.
Die Entwicklung des Produkts
Dieselmotoren erzeugen weniger CO2-Emissionen als herkömmliche Benzinmotoren und bieten gleichzeitig ein überlegenes Drehmoment und eine hervorragende Langlebigkeit. Aufgrund dieser Vorteile ist die Nutzung von Fahrzeugen mit Dieselmotoren in Europa stark angestiegen, wobei der Anteil an den Personenkraftwagen mehr als 50 Prozent beträgt*3. Außer in PKWs werden Dieselmotoren weltweit in den verschiedensten Gebieten eingesetzt, beispielsweise in den Vereinigten Staaten, wo Dieselmotoren für den Antrieb von mehr als zwei Drittel aller landwirtschaftlichen Geräte, drei Viertel aller schweren Baumaschinen, dem Großteil der Lastkraftwagen und etwa 55 Prozent der Schulbusse sorgen*4.
Aus diesem Grund wurden die Bestimmungen für Dieselabgase auch verschärft. Die Einhaltung der europäischen Abgasnormen erfordert bereits Systeme zur Emissionsreduktion wie etwa Dieselpartikelfilter (DPF) in Fahrzeugen mit Dieselmotoren. Sensoren für die Überwachung der Filterleistungsfähigkeit sind jedoch bei vielen Unternehmen immer noch im Entwicklungsstadium.
Zukünftige Emissionsbestimmungen werden voraussichtlich Rußsensoren als verpflichtenden Bestandteil von Fahrzeugen mit Dieselmotor vor erfordern. Kyocera wird weiterhin die Entwicklung der neuen Technologie vorantreiben, um auch zukünftige Anforderungen zu erfüllen.
*1 Recherchiert von Kyocera (Stand: 1. Oktober 2015).
*2 CEATEC Award 2015; Semi-Grand Prix (first runner-up) in der Kategorie Green Innovation.
*3 Basierend auf Daten, die vom europäischen Automobilherstellerverband ACEA zusammengestellt wurden.
*4 Basierend auf Daten, die vom Diesel Technology Forum zusammengestellt wurden.
