Emmissionsminderung

Partikel (das mit Dieselmotoren fest verbunden ist) kann man leider nicht vollständig
durch Oxidations-Katalysatoren abbauen, sondern nur fangen und abbrennen kann. Man
setzt katalytisch Partikelfilter ein, in denen auch Partikeln können abgebrannt werden
(Mindestabgastemperatur ist 350º oder 180º mit Ferrocen).
1) Beschichtete Stahlwollefilter mit Kupferoxidschicht
2) Wabenförmige Keramik-Monolith
3) Elektrostatisches Filter mit nachgeschaltenen Zyklon
Jeder Filter verstopft irgendwann und den Abgasgegendruck entsprechend erhöht.
Diese Partikel müssen regeneriert (abgebrannt) werden.

Alte Technik benutzt in Honda CVCC: Über ein zusätzliches Einlaßventil und
Ansaugkanal wird fettes Gemisch angesaugt und in einer Vorkammer entflammt. Unter
starker Turbulenzentwicklung (HC-Absenkung) wird anschließend der
Hauptbrennraum von der Verbrennung erfaßt, in dem sich Gemisch mit hohem
Luftüberschuß befindet. Die Luftzahl-Abhängigkeit der NOx-Bildung führt in beiden
Zonen zu geringeren NOx-Werten. DE Ottomotoren erzielen die gleiche Wirkung

Die λ - Sonde mißt den Restsauerstoffgehalt und vergleicht ihn mit der Außenluft. Bei
0,995 < λ < 1,0 gibt es eine Spannung von 0,8V. In noch fetterem Bereich nimmt sie zu.
Bei 1,0> λ > 1,005 gibt es eine Spannung von 0,2V. In noch magerem Bereich fällt sie
weiter ab. Sie wird in einem Katalysator eingesetzt für den engen Bereich des λ –
Fensters.

Wird der ZZP gegenüber dem Verbrauchsoptimum in Richtung spät verstellt, ergeben sich
sinkende NOx- und HC-Werte, weil die Spitzentemperaturen während der Verbrennung
sinken und die Abgastemperaturen steigen. Die steigenden Abgastemperaturen bewirken
bei ausreichendem Luftangebot eine Nachoxidation. Gleichzeitig sinkt aber der
Wirkungsgrad.

Wird der ZZP gegenüber dem Verbrauchsoptimum in Richtung spät verstellt, ergeben sich
sinkende NOx- und HC-Werte, weil die Spitzentemperaturen während der Verbrennung
sinken und die Abgastemperaturen steigen. Die steigenden Abgastemperaturen bewirken
bei ausreichendem Luftangebot eine Nachoxidation. Gleichzeitig sinkt aber der
Wirkungsgrad.

Ein frühes Einspritzende in der Ansaugphase („längere Vorlagerungszeit“) erzeugt ein
niedriges Moment und Leistung, weil der verdampfender Kraftstoff mehr Luft
verdrängt. weniger Kraftstoff in den Zylinder einfließt.

Ein spätes Einspritzende in der Ansaugphase bedeutet mehr Moment und Leistung
wegen Innenkühlung, weil die Gemischaufbereitung Wärmeenergie von der Umgebung
wegnimmt, die Temperatur und deshalb die Klopfgefahr reduziert, so dass noch mehr
Kraftstoff in den Zylinder hereinkommen kann. Besonders kritisch für Schadstoffe ist
der Fall zwischen warmen und kalten Motoren im Teillastbereich.

Warmer Motor: Frühes Einspritzende ist günstig, weil sich das Gemisch im Voraus
besser aufbereiten und verdampfen kann („längere Vorlagerungszeit“). Die HCkonzentration
ist niedriger.

Kalter Motor: Frühes Einspritzende ist ungünstig, weil sich Kraftstoff an die kalten
Ansaugwände niederschlägt und Film bildet. Die Gemischbildung ist schlecht und HCAnteil
nimmt zu. Man sollte spät (synchron) einspritzen, damit Kraftstoff nicht an
kalten Wänden kondensiert.

NOX-emissionen geschehen, wenn N2 bei hohen Temperaturen (2500 K) verfällt und
NOX bildet. NOX Konzentration senkt in fetten Luft/Kraftstoffgemisch (wegen
Luftmangels bei λ < 1.0) und in Luftüberschuß (λ > 1.3) wegen Wärmeentzugs der Luft
und Temperatursenkung.

CO ist ein Verbrennungsprodukt vom fetten Luft/Kraftstoffgemisch (Luftmangel). In
Dieselmotoren nähe λ = 1.2 –1.5 gibt es große Unterschiede in örtlichen λ-Werten und
das erzeugt CO.

• HC ergeben sich von unvollständiger Verbrennung, „wall quenching“, „Blow-by“ und im
fetten Luft/Kraftstoffgemisch für Ottomotoren.
• In Dieselmotoren sind die HC-emissionen immer gering.
• 2-Taktmotoren haben hohe Spülverluste in dem Ladungswechsel.
• Wenn die Kolbenringe undicht werden und Öl eindringt.

Partikeln stellen Aneinanderkettungen von Kohlenstoffteilchen
mit einer sehr großen spezifischen Oberfläche dar, an die sich unverbrannte oder
halbverbrannte Kohlenwasserstoffe anlagern, weil das Gemisch mit Luft nicht homogen
ist (Tröpfchen).
Es gibt Ruß, HC, Öl, Schwefelsäure, Abrieb und Asche.

Aldehyden, Benzol, Aromaten, Ammoniak und Geruchstoffe sind krebserregend.
Es gibt auch Feinstäubchen von dem Katalysator selbst (Pl, Pt, Rh). Sie sind gefährlich,
weil sie möglicherweise auch krebserregend sind

Otto Saug: λ = 1.0 (Euro3 und Euro 4 befriedigen)
Otto DE: λ = 3 (an der Laufgrenze)

Otto Saug: λ = 0,85 – 0,9
Otto DE: λ = 0,85 – 0,9
Muß angereichert sein, um eine hohe pmeMAX zu erzielen (hohe
Flammengeschwindigkeit)

Otto Saug: λ = 1.0 (Euro3 und Euro 4 befriedigen)
Otto DE: λ = 1.0-3.0

Otto Saug: λ = 1.0 (Euro3 und Euro 4 befriedigen)
Der Katalysator muss heiß bleiben.
Otto DE: λ = 1.0 or ∞ (Zylinderabschaltung)

Otto (Vergaser / Carburettor): λ = 0.5 – 0.6
Otto (Einspritzung / Injection): λ = 0.88
Plötzliche Last und Kraftstoffwandkondensation erfordern fettes Gemisch
Otto DE: λ = 1.0 (keine Beschleunigungsanreicherung)

CO = 1.5%
NOX = 2500 ppm

13-Stufen-Test für ECE-R 49

Stirling- Motor
Gasturbine
Hybridantriebe (Kombination aus Verbrenn- und Elektromotoren)
Elektromotoren
Brennstoffzellen

Die Verluste bei der Erzeugung der elektrischen Energie in Kraftwerken
Die Verluste bei der Umwandlung
Das hohe Gewicht der Batterien im Fahrzeug

1. gasförmig(geringe Dichte)
2. flüssig(Explosionsgefahr)
3. in Metallhydriden