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Download Abgastechnik für Verbrennungsmotoren by Konrad Reif PDF

By Konrad Reif

Ausgehend von der Funktionsweise der Diesel- und Ottomotoren werden die motorspezifischen Bauelemente wie NOx-Speicherkatalysator, Dieselpartikelfilter, Oxidationskatalysator beim Dieselmotor oder Lambda-Sonde mit Dreiwegekatalysator beim Ottomotor in ihrer Funktion und Wirkung erklärt. Der aktuellen Abgasgesetzgebung für Pkw und Nutzfahrzeuge ist ein ausführlicher Abschnitt gewidmet. Der Einfluss der elektronischen Dieselregelung und der elektronischen Steuerung der Ottomotoren auf die Abgaszusammensetzung wird erklärt. Ausführliche Abschnitte über die On-Board-Diagnose für Diesel- und Ottomotoren runden den Inhalt ab und stellen die notwendige Hintergrundinformation für alle Abgasthemen zur Verfügung.

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Um das gleiche Moment zu erzeugen und hierfür die gleiche Masse an Frischladung im Zylinder einzuschließen, muss der Arbeitsprozess (wie auch beim Atkinson-Verfahren) entdrosselt werden, was den Wirkungsgrad erhöht. Aufgrund der weitgehenden Bremsung der Ladungsbewegung während der Expansion vor dem Verdichtungstakt wird allerdings die Verbrennung verlangsamt und das theoretische Wirkungsgradpotential daher zum großen Teil wieder kompensiert. Da beide Verfahren die Temperatur der Zylinderladung während der Kompression senken, können sie insbesondere bei aufgelade- 27 28 7 Grundlagen des Ottomotors Zylinderfüllung Strukturbild eines Ottomotors mit Saugrohreinspritzung ohne Aufladung einschließlich Komponenten für die elektronische Steuerung und Regelung Bild 7 1 Aktivkohlebehälter 2 Heißfilm-Luftmassenmesser (HFM) mit integriertem Temperatursensor 3 Drosselvorrichtung (EGAS) 4 Tankentlüftungsventil 5 Saugrohrdrucksensor 6 Kraftstoffverteilerstück 7 Einspritzventil 8 Aktoren und Sensoren für variable Nockenwellensteuerung 9 Zündkerze mit aufgesteckter Zündspule 10 Nockenwellen-Phasensensor 11 λ-Sonde vor dem Vorkatalysator 12 Motorsteuergerät 13 Abgasrückführventil 14 Drehzahlsensor 15 Klopfsensor 16 Motortemperatursensor 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Vorkatalysator (Dreiwegekatalysator) λ-Sonde nach dem Vorkatalysator CAN-Schnittstelle Motorkontrollleuchte Diagnoseschnittstelle Schnittstelle zur Wegfahrsperre Fahrpedalmodul mit Pedalwegsensor Kraftstoffbehälter Tankeinbaueinheit mit Elektrokraftstoffpumpe, Kraftstofffilter und Kraftstoffregler 26 Hauptkatalysator (Dreiwegekatalysator) Der in Bild 7 dargestellte Systemumfang bezüglich der On-Board-Diagnose entspricht den Anforderungen der EOBD.

Bevorzugte Stellen, an denen eine Oberflächenzündung beginnen kann, sind überhitzte Ventile oder Zündkerzen, glühende Verbrennungsrückstände oder sehr heiße Stellen im Brennraum wie beispielsweise Kanten von Kolbenmulden. Eine Oberflächenzündung kann durch entsprechende Auslegung der Kühlkanäle im Bereich des Zylinderkopfs und der Laufbuchse in den meisten Fällen vermieden werden. Eine Vorentflammung zeichnet sich durch eine unkontrollierte und sporadisch auftretende Selbstentflammung aus, welche vor allem bei kleinen Drehzahlen und hohen Lasten auftritt.

Im mageren Bereich sind HC-Rückstände aus der langsameren Verbrennung und der erhöhten Verdünnung erkennbar, sowie ein hoher NOx-Anteil, der sein Maximum bei 1 < λ < 1,05 erreicht. Zur Erfüllung der Emissionsgesetzgebung beim Ottomotor wird ein Dreiwegekatalysator eingesetzt, welcher die HC- und CO-Emissionen oxidiert und die NOx-Emissionen reduziert. Hierfür ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von λ ≈ 1 notwendig, das durch eine entsprechende Gemischregelung eingestellt wird. Weitere Vorteile können aus dem Hochdruckprozess im mageren Bereich (λ > 1) nur mit einem geschichteten Brennverfahren gewonnen werden.

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