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.
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Die Senkung der
Verbrennungstemperatur reduziert den
NOx-Anteil des Abgases
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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:
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Rußpartikel werden in einem
Keramikfilter gesammelt und anschließend verbrannt.
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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.
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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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