Techniken zur Reduzierung von NOx
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Die Stickoxide haben sich im Laufe der Zeit beeinflusst
durch die gesetzlichen Vorgaben stark reduziert.
NOx im Wandel - Bitte Bild zur
Vergrößerung anklicken (Quelle Bosch) |
Abgasrückführung (AGR, EGR)
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AGR-Ventil mit
Poti-Lagerückmeldung in Einmembranausführung
für
Diesel von Pierburg |
Mit Hilfe der
Abgasrückführung wird die
Entstehung von NOx verringert.
Über ein AGR-Ventil wird aus dem
Auslasskrümmer Abgas entnommen und der Ladeluft (Frischgas) beigemischt.
Das Abgas nimmt an der Verbrennung nicht teil.
Man muss sich das wie
Verpackungsstyropor in einem Pappkarton vorstellen. Es dienst mehr zur
Füllung des Raumes. Das Abgas muss mit aufgeheizt werden, wozu mehr
Energie nötig ist, als für das Frischgas. Dadurch sinkt die
Verbrennungstemperatur.
. |
| Die Senkung der Verbrennungstemperatur reduziert den
NOx-Anteil des Abgases |
AGR-System |
Es fehlt dadurch aber auch etwas
Sauerstoff - CO und
HC steigen dabei leicht (bei
guter Auslegung) an, und werden mit einem
Katalysator
reduziert. Wird das Abgas vor der Beimengung gekühlt, kann
eine weitere Stickoxidreduktion erreicht werden. Damit der
Sauerstoffmangel nicht zu groß wird, muss mit genau
erprobten Abgasrückführraten gearbeitet werden. Die AGR
arbeitet deshalb nur im Teillastbereich. Zur Bestimmung der
Rückführrate verwendet das Steuergerät als
Eingangsinformationen die Drehzahl und die Last sowie die
Kühlmitteltemperatur. Im Steuergerät werden die Ist-Daten
dann mit einem AGR-Kennfeld verglichen. Man spricht bei
diesen Systemen auch von äußerer AGR. |
| Neben der äußeren
Abgasrückführung, gibt es auch eine innere Abgasrückführung,
die durch die Ventilüberschneidung entsteht. Eine
verbesserte Füllung
erreicht man im oberen Drehzahlbereich. Im unteren
Drehzahlbereich bewirkt die Ventilüberschneidung ein
Zurückströmen von Restgasen in das Saugrohr. Begünstigt wird
dieser Effekt durch den lastabhängigen Saugrohrdruck, der
bei Leerlauf und Teillast besonders hoch ist. In der Folge
werden die Restgase wieder angesaugt und nehmen einen Teil
des Brennraumvolumens ein. Daraus ergibt sich ein Absenken
der Brennraumtemperatur, was wiederum eine Verringerung der
Stickoxide bewirkt. Als Nachteil ergibt sich jedoch ein
unrunder Leerlauf und ein Ansteigen der HC-Werte. Eine
variable Ventilsteuerung kann hier Wunder bewirken. Unter
Umständen kann sogar auf die äußere AGR verzichtet werden. |
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Aufwendige Technik ist erforderlich um NOx und Rußausstoß zu
senken |
Die Stickoxide werden in
einem Stickoxid-Kat wie in einem Schwamm gespeichert.
Der
Kat muss allerdings mit fettem Gemisch im Prinzip alle 10 km
durch eine Nacheinspritzung "gereinigt" werden, da der
Schwefel den NOx Kat sonst vergiftet.
Zur Erkennung des
Regenerationsbedarfs und der Regelung sind zahlreiche
Sensoren wie z.B. Temperatur- und Drucksensoren erforderlich
weitere Einzelheiten des Nox-Kats siehe Beispiele unten oder
Speicher-Kat bei FSI
Benzindirekteinspritzung |
Harnstoff-Kat / bzw. SCR-Kat
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Das S.K.-SCR-System
Das SCR-System
(selektive katalytische Reduktion) reduziert NOx zu N2 und H2O
bei einem Wirkungsgrad von ca. 60%!
Funktion: Harnstoff (Markenname AdBlue) wird getrennt
getankt und zerfällt im Abgas zu Ammoniak (NH3), das mit NOx
reagiert.
Beispiel DaimlerChrysler:
Um aus
Stickoxiden harmloses Wasser und Luftstickstoff zu machen,
setzt DaimlerChrysler auf die SCR-Abgasreinigung bei
Nutzfahrzeugen. Damit konnte die seit Oktober 2004 geltende
Abgasnorm Euro 4 für
alle Busse und Lkw erreicht werden.
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SCR System Bosch |
Das DeNOx-System besteht
aus einem Keramik-SCR-Katalysator und einem vorgeschalteten
Oxi-Kat.
Während der Fahrt wird als Reduktionsmittel
in den SCR-Kat per Dosierventil eine Harnstoff-Wasserlösung
injiziert. Der Harnstoff ist in gelöster Form ungiftig und
geruchlos. In der Agrar- und Textilbranche ist er seit
langem bekannt.
In den heißen Abgasen wandelt sich
der Harnstoff in Ammoniak (NH3) um. Im SCR-Kat werden
Stickoxide (NO und NO2) in die unschädlichen Komponenten
Wasser und Luftstickstoff umgewandelt.
Das benötigte
Reduktionsmittel (AdBlue) wird in einem Zusatztank im Lkw
mitgeführt. Die Dosiermenge liegt in etwa bei 6% des
Kraftstoffverbrauchs und wird von der Elektronik genau
berechnet. |
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Lesen Sie auch
VW-Abgasproblematik und
Abgasproblematik NOx |
Rußfilterung und Filterregeneration für
Ruß und Schwefel
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Rußfilter von Siemens
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Allgemeines Prinzip:
-
Rußpartikel werden
in einem Keramikfilter gesammelt und
anschließend verbrannt.
-
dazu muss die
Temperatur angehoben werden:
- mit einem
Additiv
oder
- katalytisch (passiv)
oder
-
durch eine Nacheinspritzung
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Das Freibrennen
findet in Intervallen von 500 bis 1000 km mit O2 aus dem Abgas bei Temperaturen über 500°C zu CO2
statt. Zum Erreichen dieser
Temperaturen sind technische Tricks erforderlich. Eine Möglichkeit ist
das Erhöhen der
Abgastemperatur oder das Senken der Abbrenntemperatur. Dies bedeutet
aber eine kurzfristige Erhöhung der Abgasemission (Stickoxiden) und des Verbrauchs. Etwas Asche vom Öl,
Kraftstoff und Additiv bleibt übrig.
Es gibt Systeme mit
und ohne Additiv. Es gibt
auch sehr gute Nachrüstlösungen (HJS,
Oberland
und Twin-Tec).
mehr hierzu bei
Diesel Abgastechnik 3 |
CRT-System (Continous
Regeneration Trap)
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Prinzip
Das Freibrennen
findet kontinuierlich statt. Der NO2,
Filter ist nur zu 30% voll. Bei einer Temperatur
von
300°C, arbeitet mit Nacheinspritzung oder elektr. Beheizung und erfordert Druck- und
Temperatursonden. Das System ist in Stadtbussen seit Jahren bewährt.
Ein kombiniertes System
für Partikel und NOx wurde ursprünglich von
HJS
entwickelt und die Technik an Bosch verkauft!
Lesen Sie auch
Rußpartikelfilter regenerieren und reinigen.
|
CRT System von HJS |
Quellen: verschiedene,
Internet, Peugeot, VW, Audi, Mercedes, BBZ der Kfz-Innung
München-Oberbayern, AU-Schulung (TAK), mot, VW/AUDI SSP,
Siemens, BOSCH, Pierburg, ADAC
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