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Abgas

 Technik

Abgasproblematik beim Diesel

zu Diesel Abgas Techniken (Rußfilter u.s.w.)

 

Bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff bilden sich Rückstände unterschiedlichster Art. Diese Reaktionsprodukte sind von der Motorauslegung, der Motorleistung und auch von der Arbeitslast abhängig. Die Schadstoffbildung kann bereits durch eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes weitgehend gesenkt werden. Hierfür sorgen z.B. eine exakte Einspritzung und eine sorgfältige Abstimmung des Kraftstoffluftgemisches, aber auch dessen optimale Verwirbelung (Quetschkanten im Zylinderkopf). Bei einer optimalen, realen Verbrennung entsteht in erster Linie ganz normales

In zweiter Linie entstehen in vergleichsweise geringen Konzentrationen  

Als direkt wahrnehmbare Abgaskomponenten sind bei kaltem Motor nicht oder nur teilweise oxidierte Kohlenwasserstoffe in Tröpfchenform als Weiß- oder Blaurauch und geruchsintensive Aldehyde festzustellen. Ein exakt eingestellter Spritzbeginn, genau gefertigte Düsen und präzise zumessende Einspritzpumpen senken den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen ebenso, wie auch modifizierte Verbrennungsräume, eine präzisere Einspritzstrahlgeometrie und ein immer höherer Einspritzdruck. Dies lässt sich aber nur mit einer elektronisch geregelten Dieseleinspritzung verwirklichen.

 

Schadstoffe und Problemlösung

CO / HC / NOx

Von Euro 2 auf Euro 4 (2005): 

Verringerung von 

  • HC und NOx um 10% und 

  • CO um 50% 

erforderlich

Es gilt:

  • verhindern und vermindern

- Die elektronisch geregelte, gekühlte Abgasrückführung  senkt die Brennraumtemperaturen und reduziert damit die Bildung von Stickoxiden

- Die Piloteinspritzung (Voreinspritzung) senkt u.a. auch das NOx und bringt einen ruhigeren Motorlauf (die modernen Piezoinjektoren von BOsch oder Siemens sind hier besonders geeignet)

- Hohe Einspritzdrücke (siehe Tabelle Einspritzdrücke, Moderne Dieseltechnologie) senken Abgase, (Pumpe-Düse schafft Euro-4 Norm)

- die kennfeldgeregelte Dieseleinspritzung senkt zusätzlich die Werte

- die Vierventiltechnik mit mittig angeordneter Einspritzdüse und entsprechender Kolbenmuldenform verbessert die Kraftstoff-/Luftvermischung und daraus erfolgt eine bessere Verbrennung und ein geringeres Abgas

- Der VTG Lader sorgt für einen bessere Verbrennung über einen großen Drehzahlbereich und senkt die Abgase

- schwefelarmer  Kraftstoff (<10 ppm Schwefel seit 2003) 

Zukunft: 

- Variodüse (variabler Düsenquerschnitt ab 2007)

- homogenes Brennverfahren

  • sammeln und verbrennen

- Der Oxi-Kat vermindert CO und HC, nicht aber NOx. 

- Der NOx-Kat schafft Abhilfe, die Technik ist aber aufwändiger als beim Oxi-Kat. Siehe hierzu auch: der Zeolith-Katalysator gegen NOx (Mercedes Common-Rail und  Reduktion)

- Rußfilter

aus Keramik, (SiC Siliziumkarbid z.B. VW) häufig verwendet

aus Cordierit, weniger geeignet

aus Metall, (Sintermetall) künftig häufiger

Anm.: Euro IV ohne Rußfilter haben bisher erreicht: VW mit Pumpe Düse, Opel und Fiat mit Common Rail, A6 2,5l V6 mit mit VP 44

Ruß-Partikel wegen unvollständiger Verbrennung

Von Euro 2 auf Euro 4 (ab 2005) 

Verminderung um 40% erforderlich

- PAH (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) im Dieselruß gelten als krebserregend.

- siehe auch die Tabelle
Verbrennungsprozess Der Brennraum beim Direkteinspritzer wird auf eine Verbesserung des aerodynamischen und thermodynamischen Wirkungsgrads ausgelegt. Durch die Verwirbelung von Luft und Kraftstoff entsteht ein homogeneres Gemisch, was sich positiv auf die Partikelbildung auswirkt.

Getrennter Drall- und Füllungskanal mit Klappe (ansaugseitig) bei Mercedes
Kraftstoff Die Kraftstoffqualität spielt eine entscheidende Rolle für die Partikelemissionen. Die Erhöhung der Cetanzahl und die Verringerung der polyaromatischen Verbindungen begrenzen die Zahl der sich bildenden Partikel. Eine Senkung des Schwefelgehalts hat die Verringerung des Sulfatanteils zur Folge.
Oxi-Kat Die Nachbehandlung durch Oxidationskatalyse bewirkt eine Absenkung der Kohlenwasserstoff-Fraktion der Partikel.
Partikelfilter Beseitigen lassen sich die Partikel allerdings nur sinnvoll durch einen Filter.

Das Problem ist eigentlich nur die Regeneration. Der Filter setzt sich nämlich mit den Partikeln zu. (Abgasgegendruck steigt, Leistung sinkt, Verbrauch steigt)

siehe hierzu auch das FAP und die Technikbeschreibungen 

Aktuelle Partikelfilterliste des ADAC

(Bild öffnet in neuem Fenster)

Beschleunigungsrauchstoß

durch Abgasturbolader mit variabler Abgasturbinengeometrie  - VTG-Lader (siehe Bild),

oder mechanischem Zusatzlader und Ladeluftkühlung

  (Bild öffnet in neuem Fenster)

Schwefel

- Gehalt im Diesel z.Zt. 350 ppm

- Gehalt von 10 ppm wird u.a. von VW gefordert

- schwefelarmer Diesel: CO 50% geringer, Partikel minus 40%, HC/NOx minus 10%

- Schwefel führt zu Ablagerungen im NOx-Speicherkat (deshalb Freibrennen erforderlich)

- Partikelfilterregeneration  mit Schwedendiesel (10 ppm) besser

- Startverhalten des Oxi-Kat mit wenig Schwefel doppelt so gut

- Reduzierung des Schwefels im Kraftstoff erforderlich

- s.a. Direkteinspritzung bei Ottomotoren!

Wichtige Anbieter von Dieselrußfiltern zum Nachrüsten: 

HJS Fahrzeugtechnik GmbH & Co. KG www.cityfilter.de
TWINTEC Gmbh www.twintec.de
Vitkus Abgastechnik www.russfilter.info
K.A.T. Entwicklungsgesellschaft für 
Abgasreinigung u.Thermographie mbH		 www.kat.info
GAT Katalysatoren GmbH www.gat-kat.de
Tenneco Automotive Deutschland GmbH www.tenneco.de
Remus 
(Achtung: Lieferprogramme „Deutschland" beachten!)		 www.partikelfilterkat.at
 
Ernst-Apparatebau GmbH & Co.KG www.ernst-hagen.de
Oberland-Mangold GmbH www.oberland-mangold.de
J. Eberspächer GmbH & Co. KG www.eberspaecher.com
Bosal Deutschland GmbH www.bosal.de

Eine gute Hilfe bei der Recherche zum Angebot an Nachrüst-Partikelfilter bietet die Inter­net-Daten­bank der GTÜ (Gesellschaft für Technische Überwachung mbH) unter http://feinstaub.gtue.de. Nach Eingabe von Fahrzeughersteller- und Typschlüsselnummer werden die für das Fahrzeug angebotenen Nachrüst-Partikelfilter der führenden Anbieter angezeigt. Teilweise bieten auch die Vertragswerkstätten der Fahrzeughersteller Nachrüstungen an. (Quelle: ADAC)

Einen Bericht zum Nachrüstfilter von Twin-Tec können Sie hier lesen.

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Lesen Sie aber auch die Berichte

 

Quellen: verschiedene, Internet, Peugeot, VW, Audi, Mercedes, BBZ der Kfz-Innung München-Oberbayern, AU-Schulung (TAK), ADAC

Weitere Infos zur Abgasthematik finden Sie in den Gelben Heften von BOSCH:

Abgastechnik für Dieselmotoren

 

Abgastechnik für Ottomotoren

 

Zitat:

"Eine Kuh emittiert heute mehr Kohlendioxid als ein Neuwagen."

Jürgen Hubbert, ehem. Vorstand Mercedes Benz

 

Wiesinger

Bearbeitet: 26.08.10

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