Anlage 3 zu TRGS 619
Abgasanlagen in Kraftfahrzeugen

Anforderungsprofil zur Substitutionsprüfung gemäß § 6-9 GefStoffV

Beschreibung der Aufgaben und der Einsatzbedingungen

(1) Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen stellen heute einen sehr komplexen Bereich dar. Es soll angemerkt werden, dass in vielen Detailbereichen mehrere unterschiedliche Techniken zum Einsatz kommen können, um die gesetzlichen Abgasvorschriften zu erfüllen. Dementsprechend können nur allgemeine Hinweise für den Einsatz von spezifischen Werkstoffen gegeben werden.

(2) Je nach Fahrzeugtype sowie Betriebsweise, Motorart, Motormanagement, geometrischer Anordnung aller Komponenten der Abgasanlage vom Motorraum bis hin zum Abgasendrohr, thermischer, mechanischer und chemischer Randbedingungen kommen unterschiedlichste Abgassysteme zum Einsatz. In den folgenden Ausführungen werden nur auf dem Markt verfügbare Systeme und Werkstoffe betrachtet.

(3) Prinzipiell kann in das sogenannte Hot-End sowie Cold-End unterschieden werden (siehe Systemskizze). Im Bereich Cold-End d.h. vor allem Schalldämpferanlagen ist es möglich, ausschließlich nicht eingestufte Werkstoffe einzusetzen wie z. B. Mineral- oder Glaswolle. Die Anlage 3 der TRGS 619 beschäftigt sich daher nur mit dem Hot-End.

(4) Im Bereich des Hot-End werden zur Abgasreinigung Katalysatoren und Dieselpartikelfilter als metallisches oder keramisches System eingesetzt. Der Anwender muss im Einzelfall entsprechend den gegebenen Kriterien eine Auswahl zwischen den verfügbaren Systemen treffen. Wesentliche der zu bewertenden Kriterien sind in alphabetischer Reihenfolge dargestellt:

• Abgasgegendruck
• Abscheidegrad (Partikel)
• Arbeitsschutzmaßnahmen
• Bauteilfestigkeit
• Chemische und thermische Beständigkeit
• Entwicklungsaufwand
• Formflexibilität
• Gewicht
• Konvertierungsverhalten
• Raumbedarf
• Rezyklierfähigkeit
• Umfeldtemperaturbelastung
• Wirtschaftlichkeit.

(5) Die Lagerung von keramischen Systemen erfolgt mit Lagerungsmatten oder mit einer Kombination aus Lagerungsmatten und Metallgestricken.

(6) Lagerungsmatten für keramische Katalysatoren und Dieselrußpartikelfilter (Substrate) (Tabelle 3.1). Auf Grund der Notwendigkeit Lagerungsmatten zum Einsatz zu bringen, ist es erforderlich, eine Beurteilung der unterschiedlichen Lagerungsmaterialien nach dem Stand der Technik vorzunehmen.

(7) Bei der Lagerung von keramischen Substraten (Katalysatoren, DPF) sind neben den bereits genannten Parametern vor allem die unterschiedlichen Ausdehnverhalten von Substrat aus Keramik und Gehäuse aus Metall sowie das entsprechende Canningverfahren in Betracht zu ziehen.

(8) Sofern Produkte im Hot-End zwecks Wärmedämmung (Tabelle 3.2) zum Einsatz kommen, sind hierbei nicht nur Temperatur, Vibration und Atmosphäre zu berücksichtigen, sondern vor allem auch das Temperaturprofil in allen Einsatzfällen und -bereichen. Dämmung ist erforderlich, um zum einen die Funktion der emissionsrelevanten Bauteile (Katalysator und Partikelfilter) zu erhalten bzw. zu unterstützen, und zum anderen kann Dämmung erforderlich sein, um umliegende Bauteile vor zu hohen Temperaturen zu schützen. Die Wärmedämmung der Bauteile kann inner- oder außerhalb der gasführenden Elemente erfolgen.

(9) Mögliche Randbedingungen:

• Temperaturen bei Wärmedämmung bis 1100 °C
• Temperaturen bei Lagerungsmatten bis 1150 °C
• Temperaturspitzen bei Lagerungsmatten bis 1200 °C. Absolute Temperaturgradienten von isotherm bis ca. 800 °C über die Mattendicke.
• Vibrationen mit Beschleunigungsspitzen bis zu 120 g (1 g = 9,81 m/s²; Erdbeschleunigung)
• Mechanische Stöße von bis zu 150 g.

(10) Die hier genannten Parameter können grundsätzlich auf alle Systeme angewandt werden, wobei sich jedoch die Bedeutung der einzelnen Parameter von System zu System unterscheiden. Beispiele für Anwendungsbereiche sind:

(11) Diese Abgasnachbehandlungselemente können in Schalldämpfern integriert werden (isotherme Anwendung).

(12) Für Abgasanlagen sind die Werkstoffe so zu wählen, dass der gesamte Lebenszyklus der Anlage überdeckt wird.

	Anwen­dungs­bedin­gungen	Matten mit Fasern aus­schließ­lich D >3 µm18 nicht­quellend, amorph	Quell­matten19 auf Basis von AES-Wolle	Quell­matten19 auf Basis von Alumi­niumsili­katwolle	nicht­quel­lende Matten auf Basis von poly­kristal­liner Wolle	Nicht­quel­lende Matten auf Basis von AES-Wolle	nicht­quel­lende Matten auf Basis von Alumi­niumsili­katwolle
1. Begriffs­bestimmung17		-	(5)	(4)	(6)	(5)	(4)
2. Anwen­dungstem­peratur (max. Oberflächen­temperatur der Matte) [°C]		600-800	950	950	1150	1000	1050
3. Wärmeleit­fähigkeit [W/mK]24 < 600°C 600-800°C 800-1000°C		0,05-0,15 n.n. n.n.	0,05-0,20 0,15-0,22 0,17-0,27	0,06-0,18 0,10-0,22 0,12-0,28	0,05-0,15 0,10-0,18 0,12-0,22	0,05-0,20 0,15-0,22 0,17-0,27	0,06-0,15 0,12-0,20 0,15-0,25
4. Flächen­gewicht [kg/m²]		n.n.	1,5-5,2	1,5-7,0	0,9-3,0	1,5-4,0	0,9-3,0
5. Mechanische Eigenschaften
5.1 Mecha­nische Festig­keit:	Ja/Nein	+/-	+/-	+/-	+	+/-	+
5.2 Rück­federungs­verhalten20	Ja/Nein
a) beim Einbau	Ja/Nein	+	+/-	+/-	+	+	+
b) im Betrieb	Ja/Nein	+	+/-	+/-	+	+/-	+
5.3 Schwin­gungen/ Vibrati­onen	Ja/Nein	+	+/-	+/-	+	+/-	+
6. Thermisches Verhalten
6.1 Temperatur­wechsel­beständigkeit	Ja/Nein	+	+	+	++	+	+
6.2 Temperatur­beständigkeit	Ja/Nein	-/+	+/-	+/-	++	+/-	+
7. Anwen­dung in Abgas­systemen
7.1 Atmosphäre
a) neutral/ oxidierend	Ja/Nein	+	+	+	+	+	+
b) Feuchtigkeit, Kondensat	Ja/Nein	+	+/-	+/-	+	+/-	+
c) Harnstoff21	Ja/Nein	+/-	+/-	+/-	+/-	+/-	+/-
7.2 Thermische Auslegung, Temperatur­gradient	Ja/Nein
a) isotherm	Ja/Nein	+	+/-	+/-	+	+/-	+
b) nicht isotherm	Ja/Nein	+	+	+	+	+	+
c) Niedrig­temperatur­bereich < 300°C (Gas)22	Ja/Nein	+	-/+	-/+	+	-/+	+
7.3 Wärme­dämmung	Ja/Nein	+	+/-	+/-	+	+	+
7.4 Erosions­beständigkeit	Ja/Nein	+	+/-	+/-	++	+/-	+
7.5 Eignung für Ultradünn­wand­substrate	Ja/Nein	+	-/+	-/+	++	+/-	+
7.6 Perme­abilität/ Gasdichtigkeit der Lagerungs­matten		+	+	+	+	+	+
8. Gefähr­dungsbe­urteilung
8.1 Einstufung		23	23	K223	K3	23	K223
8.2 Staubungs­verhalten
- beim Einbau		gering	gering	gering	gering	gering	gering
- beim Ausbau		mittel	mittel	mittel	mittel	mittel	mittel
9. Schutz­maßnahmen		TRGS 558 „Tätigkeiten mit Hochtemperaturwolle“ TRGS 559 „Mineralischer Staub“
10. Entsorgung		Beachtung der länderspezifischen Regelungen
Legende:   ++   sehr gut geeignet + gut geeignet +/- zumeist gut geeignet -/+ zumeist weniger geeignet - weniger geeignet

	Anwen­dungs­bedin­gungen	Mate­rialien mit Fasern aus­schließ­lich D > 3 µm26 nicht­quellend, amorph	Mate­rialien auf Basis von AES-Wolle	Mikro­poröses Silika	Mate­rialien auf Basis poly­kristal­liner Wollen	Mate­rialien auf Basis von Alumi­niumsili­katwolle
1. Begriffs­bestimmung25		-	(5)	-	(6)	(4)
2. Anwen­dungs­temperatur (max. Oberflächen­temperatur der Wärme­dämmung) [° C]		950	1050	1050	1150	1100
3. Wärme­leitfä­higkeit [W/mK]31 < 600°C 600-800°C 800-1000°C		0,05-0,15	0,05-0,20 0,15-0,22 0,17-0,27	0,01	0,05-0,15 0,10-0,18 0,12-0,22	0,06-0,18 0,10-0,22 0,15-0,28
4. Flächen­gewicht [kg/m²]		n.n.	1,5-3,5	n.n.	0,4-3,0	0,4-3,0
5. Mechanische Eigenschaften
5.1 Mechanische Festigkeit:	Ja/Nein	+	+	-/+27	+	+
5.2 Rückfe­derungs­verhalten im:
a) beim Einbau	Ja/Nein	+	+/-	-/+27	+	+
b) im Betrieb	Ja/Nein	+	+/-	-/+27	+	+
5.3 Schwingungen/ Vibrati­onen28	Ja/Nein	+	+	-/+27	+	+
6. Thermisches Verhalten
6.1 Temperatur­wechselbe­ständigkeit	Ja/Nein	+	+	+	++	+
7. Anwendung in KFZ-Abgas­systemen
7.1 Atmosphäre
a) neutral/ oxidierend	Ja/Nein	+	+	+	+	+
b) Feuchtigkeit Kondensat	Ja/Nein	+	+/-	-/+27	+	+
c) Harnstoff29	Ja/Nein	+/-	+/-	+/-	+/-	+/-
7.2 Wärme­dämmung	Ja/Nein	+/-	+	++	+	+
7.3 Erosions­beständigkeit	Ja/Nein	+	+/-	-/+27	++	+
8. Gefährdungs­beurteilung
8.1 Einstufung		30	30	-	K3	K230
8.2 Staubungs­verhalten
- beim Einbau		mittel	mittel	mittel	mittel	mittel
- beim Ausbau		mittel	mittel	mittel	mittel	mittel
9. Schutz­maßnahmen		TRGS 558 „Tätigkeiten mit Hochtemperaturwolle“ TRGS 559 „Mineralischer Staub"
10. Entsorgung		Beachtung der länderspezifischen Regelungen
Legende:   ++   sehr gut geeignet + gut geeignet +/- zumeist gut geeignet -/+ zumeist weniger geeignet - weniger geeignet