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Fremdzündungsmotoren (4-Gas-Messgerät)

Eine Infrarotlichtquelle und Detektor für jeden messbaren Abgasbestandteil können die Abgasmesswerte ermittelt werden.

Selbstzündungsmotoren bis Euro 5 (Opazimeter)

Messung der Trübung der Abgase mittels optischen Verfahrens. Je nach Trübung kommt vom Sender weniger Licht durch zum Empfänger. Lichtstärke ist Maß für die Trübung

Selbstzündungsmotoren ab Euro 6 (Partikelmessung)

Messung der angelagerten Ionen an Partikeln.

Der SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction) ist eine moderne Technologie zur Reduktion von Stickoxiden (NOₓ) im Abgas von Dieselmotoren (Selbstzündern). Da diese Motoren mit einem Luftüberschuss (Lambda > 1) betrieben werden, entstehen bei der Verbrennung größere Mengen an NO und NO₂, die als gesundheits- und umweltschädlich gelten.

Durch die Einspritzung einer Harnstofflösung (AdBlue) in den Abgasstrom wird Ammoniak (NH₃) freigesetzt, der im SCR-Katalysator mit den Stickoxiden reagiert. Dabei entstehen harmloser Stickstoff (N₂) und Wasserdampf (H₂O).

In Kombination mit einem Abgasreinigungssystem sind mehrere Stufen der Abgasnachbehandlung möglich:

1. Oxidationskataliysator mit Partikelfilter:
   Schadstoffe wie CO, HC, Ruß und Stickstoffmonoxid (NO) verbinden sich mit Sauerstoff
2. Harnstoffkatalysator löst Ammoniak durch Harnstofflösung aus.
3. Reduktionskatalysator zum Entziehen der Sauerstoffmoleküle aus den Stickoxiden
4. Ammoniak Sperrkatalysator verhindert die Verbindung von Sauerstoff und Ammoniak

So erhalten wir umweltfreundlichere Abgase wie CO2, N2 und H2O

Partikelfilter dienen der Abgasnachbehandlung und fangen die Rußpartikel auf. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten, die sich etabliert haben.

2 Arten des Dieselpartikelfilters

Offener DPF

Die Partikel in den Abgasen lassen sich durch ein offenporiges Metallfies abscheiden. Ist als Nachrüstoption beliebt. Fängt zw. 30% und 80% der Partikel ein.

Geschlossener DPF

Abwechselnd am Ein- und Austrittsbereich angebrachte Monolithfilter zwingen den Abgasstrom die porösen Zellwände zu durchqueren. Fängt > 95% der Partikel ein.

Überwachung von DPF

Überwachung der DPF ist notwendig wegen Beladung und Regeneration des DPFs. Dafür werden Thermoelemente und Differenzdrucksensoren verwendet.

Warum müssen Partikelfilter von Rußablagerungen befreit werden?

• steigender Abgasgegendruck
• Leistungsreduzierung
• Potenzielle Beschädigung an Motor und Abgasstrang möglich

Hauptproblem bei Selbstzündern im Magerbetrieb sind die entstehenden Stickoxidabgase, die mit dem Speicherkat reduziert werden können.

Einlagerungsprozess

• Stickoxide reagieren mit der Oberfläche des Katalysators mit Sauerstoff und werden zu Stickstoffdioxid
• Stickstoffdioxid reagiert mit Bariumverbindungen und werden zur Sättigung eingelagert.

Regeneration

• Anfettung mit Kraftstoff sorgt für erhöhtem Kohlenstoffmonoxid Ausstoß und unvebranntenm Kohlenwasserstoff.
• Reaktion mit dem Rhodiumkatalysator die die eingelagerten Stickoxide zu Stickstoff macht.
• Der Lambda Wert wird < 1, was auch zeigt, dass die Regeneration beendet ist.

Speicherkatalysatoren können nur in einem Temperaturbereich von 250 bis 500!°C Stickoxide einlagern. Somit ist der Einsatzbereich  begrenzt.

Schadstoffe, die innermotorisch nicht verhindert werden können, werden durch folgende Methoden nachbehandelt und zu unschädlichen Verbindungen für Mensch und Umwelt umgewandelt:

• Oxidation (Sauerstoff hinzufügen, CO und HC reduzieren)
  Kohlenstoffmonoxid + Sauerstoff = Kohlenstoffdioxid
  Kohlenwasserstoff + Sauerstoff = Wasser + Kohlenstoffdioxid
• Reduktion (Sauerstoff entnehmen und NOx reduzieren)
  Stickoxid + Kohlenmonoxid = Stickstoff + Kohlendioxid
• Filterung

Das Ziel der Abgasrückführung ist es, die Stickoxidemissionen (NOx) am Verbrennungsmotor zu reduzieren. Dafür werden ein Teil der sauerstoffarmen Abgase zurück in den Antriebstrakt geführt.

• rückgeführte Abgas nimmt nicht an Verbrennung teil
• dadurch ist weniger Luft im Antriebstrakt
• reduziert die Verbrennungstemperatur
• reduziert den Verbrauch
• bildet mehr Ruß weil Kraftstoff nicht vollständig verbrannt wird.

Innere Abgasrückführung

• Ventilüberschneidung der Ein- und Auslassventile durch frühes schließen des Auslassventils
• Restabgase bleiben im Zylinder zurück und können nicht vollständig raus.

Äußere Abgasrückführung

Abgas wird nach Austritt aus dem Brennraum über eine separate Leitung zurückgeführt. Über die separate Leitung werden die Abgase gekühlt und haben somit höhere Dichte und können mehr Luftmasse bei selbem Volumen rückführen. Es gibt 2 Verfahren für die äußere Abgasrückführung.

Hochdruck AGR

Die Abgase werden direkt nach den Auslassventilen entnommen und der Ansaugung der Einlassventile zugeführt.

• schnelle Aufheizung bei Kaltstart
• Senkung NOx bei niedrigen Lasten
• Verunreinigung der Rohrleitungen (ungereinigtes Abgas)

Niederdruck AGR

Die Abgase werden nach dem Turbinen und der Abgasbehandlung entnommen und zur Ansaugung der Einlassventile zugeführt.

• Abgas wird gekühlt
• Höhere Rückführrate
• Gereinigtes Abgas ohne Partikel
• Senkung der NOx auch bei hohen Lasten möglich