P2.1, 5_Abgase und Schadstoffe
Automobildiagnostiker, P2.1, 5_Abgase und Schadstoffe beim Otto-Motor
Automobildiagnostiker, P2.1, 5_Abgase und Schadstoffe beim Otto-Motor
31
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C. S.
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Diese Lernkarten behandeln Entstehung, Zusammensetzung und Reduktion von Abgasen sowie Schadstoffen im Motor, mit Fokus auf Katalysatorsysteme wie Dreiwege- und NOx-Speicherkatalysatoren, deren Funktion, Regeneration und Alterung. Sie erklären Lambdaregelung, AGR-Verfahren und Partikelfilter sowie Messmethoden wie EOBD und Druckdiagnose. Mechanische Komponenten wie Monolithen, Kurbelgehäuseentlüftung und Zyklon-Ölabscheider werden ebenso thematisiert wie Schadstoffkurven und Materialunterschiede. Ideal für Mechatroniker und Kfz-Techniker, die Abgasnachbehandlungssysteme verstehen und warten müssen.
Karten
31
Lernende
1
Sprache
Deutsch
Kategorie
Mechatronik
Stufe
Andere
Erstellt / Aktualisiert
20.04.2026 / 05.09.2026
Welche Abgase treten beim Otto-Motor auf, wie werden Sie gereinigt und was ist das Endergebnis?
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- Co
- Oxidation zu Co2
- HC
- Oxiadtion zu H2O & Co2
- NOx (NO2/NO3)
- Reduktion zu N2 und Co2
- Partikel
- Speichern, abbrennen zu Asche
Welche Aufgaben hat das Sekundärluftsystem beim Ottomotor?
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- reduziert vor allem CO- und HC-Emissionen in der Anwärmphase des Motors
- (Einschaltdauer ca. 20-90 Sekunden)
- beschleunigt die Aufheizung des Katalysators typischerweise auf 600°C
- zusätzliche Sauerstoff ermöglicht eine Nachverbrennung (Nachoxidation) von CO und HC zu CO2 und H2O
- Kaltstartphase unterstützt dies besonders stark die Emissionsminderung
Warum ist das Sekundärluftsystem gerade nach dem Kaltstart so wichtig?
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- Kaltstart sind die Roh-Emissionen hoch, weil Gemisch zum stabilen Motorlauf meist fett ist
- der Katalysator hat seine Betriebstemperatur noch nicht erreicht
- Sekundärluftsystem bläst dann während etwa 20 bis 90 Sekunden zusätzliche Luft
- Zündzeitpunkt spät gestellt, was die Abgastemperatur erhöht
- CO und HC im Abgastrakt nachverbrannt und der Katalysator erreicht schneller seinen wirksamen Temperaturbereich
Wie lässt sich die Funktion eines Sekundärluftsystems diagnostisch beurteilen?
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- Aktive Sekundärluftpumpe:
- Vor-Kat-Lambdasonde erkennt dadurch ein extrem mageres Gemisch obwohl Motor fett läuft
- Zusätzlich werden Pumpendurchsatz, Funktion des Kombiventils, Umschaltventils und Relais geprüft
- Mit der Breitbandsonde kann sogar aus der Lambda-Differenz die effektiv geförderte Luftmasse berechnet werden
- Moderne Systeme nutzen teils zusätzlich einen Heissfilmluftmassenmesser für die Sekundärluftmasse.
- Vor-Kat-Lambdasonde erkennt dadurch ein extrem mageres Gemisch obwohl Motor fett läuft
Welche typischen Fehlerbilder treten beim Sekundärluftsystem auf?
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- schwankender Leerlauf bei kaltem Motor
- auffällige Pumpengeräusche
- OBD-Fehlercodes wie P0410 und P0411
- häufige Ursachen:
- Abgaskondensat, das die Sekundärluftpumpe beschädigt
- Dann ist reiner Pumpentausch nicht genug
- geprüft werden müssen auch Kombiventil, Rückschlagventil, Durchsatz und eventuelle Abgasablagerungen
- Abgaskondensat, das die Sekundärluftpumpe beschädigt
Was ist das Ziel der Abgasrückführung?
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- Reduktion der NOx-Emissionen
- Durch Rückführung von Abgas in den Ansaugtrakt gelangt ein Anteil inertes Gas (keine Verbindung eingehend) in den Brennraum
- Dieses Gas nimmt Wärme auf und senkt Verbrennungstemperatur und Spitzendruck
- Im Teillastbereich lassen sich Drosselverluste reduzieren, da Drosselklappe weiter offen ist
- Verbesserung des Wirkungsgrades
Was ist der Unterschied zwischen interner und externer AGR?
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- internen AGR:
- durch geeignete Ventilsteuerzeiten bzw. Ventilüberschneidung bleibt mehr Restgas im Brennbraum
- externen AGR:
- Abgas aus dem Abgastrakt entnommen, über Leitungen sowie ein AGR-Ventil gezielt wieder in die Ansaugluft eingebracht
- externe AGR ist präziser regelbar und daher bei modernen Systemen besonders wichtig
Weshalb kann AGR im Teillastbetrieb sogar den Wirkungsgrad verbessern?
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- Mit AGR kann die Drosselklappe bei gleicher Leistung weiter geöffnet werden
- Drosselverluste werden kleiner
- bedeutet: gleiche Motorleistung bei grösserem Drosselklappenwinkel und besserem Wirkungsgrad.
Wovon hängt die Menge der externen AGR ab?
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- Durchflussquerschnitt des AGR-Ventils
- vom Saugrohrdruck
- Abgasstaudruck
Was für AGR-Ventil Ausführungen gibt es und wo liegen die Unterschiede?
Tastatur-Befehle:
= drehen,
= vor-/rückwärts,
= scrollen
- Einfache Ausführungen
- Öffnen über Unterdruck (Saugrohrdruck) gegen Federkraft
- Kombinierte Ausführugnen
- arbeitet erst ab einem gewissen Gegendruck des Abgases
- die Menge der Abgasrückführung ist so staudruckabhängig
- Elektrische Abgasrückführung
- PWM-Signal von MR-STG
- Vielfach mit zusätzlichem Wasserkühler für weitere Abgaskühlung
Welche Vorteile hat die Niederdruck-AGR gegenüber der Hochdruck-AGR?
- Niederdruck AGR
- Abgase werden nach der Turbine entnommen
- Dadurch bleibt dem Turbolader der volle Abgasstrom erhalten.
- Ausserdem sind Temperatur und Druck des rückgeführten Abgases geringer, was die mechanische und thermische Belastung reduziert
- Durch die langen Mischstrecken im Verdichter- und Ladeluftsystem entsteht zudem eine homogenere Ansaugluftmischung
Wie funktioniert die Druckdiagnose der AGR?
- Wenn Abgas ins Saugrohr eingeleitet wird, steigt dort der Druck bzw. der Unterdruck wird kleiner
- Saugrohrdrucksensor muss also einen Druckanstieg erfassen
- Steuergerät vergleicht diesen Druckanstieg mit der erwarteten rückgeführten Abgasmenge
- Diese Diagnose wird im Schubbetrieb durchgeführt, weil dort keine Einspritzung als Störgrösse wirkt
- und die Saugleistung des Motors gross ist
Welche Aufgaben hat die Kurbelgehäuseentlüftung?
- Aufgabe:
- verhindert, dass HC-haltige Blow-by-Gase ungefiltert in die Umwelt gelangen
- Zusätzlich dient sie der Rückführung von Benzinkondensat und Kondenswasser
- dem Volumen- und Druckausgleich im Kurbelgehäuse
- dem Abscheiden von Ölnebel
- Funktion:
- Das gereinigte Blow-by-Gas wird wieder dem Ansaugsystem zugeführt
- das abgeschiedene Öl fliesst zurück in die Ölwanne.
- Damit ist die Kurbelgehäuseentlüftung sowohl emissions- als auch betriebsrelevant.
Welche Rückführungsvarianten der Kurbelgehäuseentlüftung gibt es und welche Folgen haben sie?
- Rückführung ins Saugrohr nach der Drosselklappe
- eine Durchflussregelung nötig, dafür verschmutzt eher das Saugrohr.
- nach dem Luftfilter vor der Drosselklappe
- ist meist keine zusätzliche Regelung nötig, aber die Drosselklappe kann stärker verschmutzen
- vor den Luftfilter
- droht eine Verschmutzung des Filters.
- Bei aufgeladenen Motoren sind zusätzliche Vorkehrungen wie Rückschlagventile nötig, damit kein Ladedruck ins Kurbelgehäuse gelangt.
Erkläre den Zyklon-Ölabscheider.
- Der angesaugte Ölnebel wird in eine Drallbewegung versetzt
- Durch die Fliehkraft werden die schwereren Öltröpfchen nach aussen an die Wand gedrückt, sammeln sich dort und laufen über den Ölablauf zurück.
- Die leichteren Blow-by-Gase werden aus der Mitte des Zyklons abgesaugt und der Ansauganlage zugeführt
- wirksam, einfach aufgebaut und kann je nach Motorgrösse mehrfach vorhanden sein
Wie verhalten sich CO, HC und NOx in Abhängigkeit von Lambda?
- CO:
- steigt bei fettem Gemisch stark an, weil Luftmangel herrscht
- sinkt bei magerem Gemisch.
- HC:
- sind sowohl im fetten Bereich erhöht, weil unvollständig verbrannt wird
- auch im stark mageren Bereich, weil Verbrennungsaussetzer auftreten
- das Minimum liegt bei etwa 5 bis 10 % Luftüberschuss
- NOx:
- steigen mit zunehmender Verbrennungstemperatur
- haben ihr Maximum bei leicht magerem Gemisch
- Im fetten Bereich sinken sie wegen Innenkühlung,
- im stark mageren Bereich wegen sinkender Temperatur und sinkendem Druck.
- CO2:
- abnehmend bei fettem Gemisch, da Luftmangel herrscht
- abnehmend bei magerem Gemisch, weil Energiemangel und Luftüberschuss herrscht
- Maximalwert bei Lambda 1 = ideale Verbrennung, ca 15% Vol.
- O2:
- Proportionale Zunahme zum Luftüberschuss = mager
Zeichne die einzelnen Schadstoffe in ein Konzentration/Luftzahl-Diagramm
Warum arbeitet der Dreiwegekatalysator nur in einem sehr kleinen Lambda-Fenster optimal?
- muss gleichzeitig HC und CO oxidieren und NOx reduzieren
- Oxidation Sauerstoff überschuss
- Reduktion Sauerstoff mangel
- Dieses chemische Gleichgewicht liegt nur in einem sehr kleinen Bereich um λ = 1
Beschreibe Aufbau und Materialien eines Dreiwegekatalysators.
- Bestehend aus:
- Träger
- keramische Monolithen (Block)
- metallische Monolithen (Aufgerollte Metallfolie)
- der Zwischenschicht (Washcoat)
- Washcoat aus Aluminiumoxid vergrössert die Oberfläche stark
- verbessert die Wirksamkeit der Edelmetalle
- der katalytisch aktiven Schicht
- Platin und Palladium für die Oxidation
- Rhodium für die Reduktion
- Träger
Was ist der Unterschied von Kermaik-Monolithen zu Metall-Monolithen?
- Keramik:
- günstiger
- akustisch günstiger
- Metall:
- wärmen schneller auf
- erzeugen weniger Staudruck
Wie sehen die Schadstoff-Kurven ohne und mit Katalysator aus?
- Kleiner Lambda-Regelbereich
- ca. Lambda 0.99 - 1.01
Was ist Light-Off-Temperatur?
- Anspringtemperatur des Katalysators
- ca. 300°
- Abgas-Konvertierungsrate bei 50%
- Bis das erreicht ist, Sauerstoff in Abgas gefördert
- Sekundär-Luftpumpe
- Nacheinspritzung
- Heute: E-Turbolader
Was ist das Puls-Air-Verfahren?
- Sekundäre Lufteinblasung:
- über Druck wird ein Venturi-Ventil angeregt, welches Frischluft anzieht
Was heisst "sintern" des Monolithen?
- Aufbringen von Edelmetalen unter hohem Druck und hoher Temperatur
- Rhodium
- Palladium
- Platin
Wie kann der Katalysator seine Wirkung verlieren?
- Thermische Alterung (800° - 1000°)
- durch Sinterung der Edelmetalle und dem Washcoat wesentlich verstärkt.
- Dies führt zu einer Reduzierung der aktiven Oberfläche.
- Durch Fehlzündung, Verbrennung im Auspuff steigt Temperatur bis auf 1400°, dadurch schmilzt das Trägermaterial
- Unverbrannte HC unter hoher Temperatur ist wie Diamant und schleift die Beschichtung ab vom Washcoat
Was ist ein 4-Wege-Katalysator?
- Eine Kombination aus 3-Wege-Katalysator und OPF (Ottopratikelfilter)
- Abgasnorm Euro 6c (2018)
Wie wird der Konventierungsgrad eines Katalysators berechnet?
Wie ist die Funktion des OPF?
- poröse Monolithwand stellt einen Filter für die Russpartikel dar
- Teilchen bleiben dort hängen und werden bei hohen Temperaturen und mithilfe der katalytischen Beschichtung zu Kohlendioxid verbrannt
Erkläre Funktionsprinzip, Regeneration und Alterung des NOx-Speicherkatalysators
- Für Mager-Motoren notwendig.
- Im mageren Betrieb kann der klassische Dreiwegekatalysator NOx nicht ausreichend reduzieren
- der NOx-Speicherkat speichert Stickoxide zunächst chemisch, indem NO2 zusammen mit O2 an Bariumoxid gebunden und zu Bariumnitrat umgewandelt wird
- Ist der Speicher gefüllt, fettet das Steuergerät den Motor kurz auf etwa λ = 0,9 an. Dadurch entstehen CO, HC und H2 als Reduktionspartner. Das Bariumnitrat wird wieder zu Bariumoxid zurückgeführt und die Stickoxide werden an der aktiven Schicht zu N2 reduziert
- Die Überwachung erfolgt über den NOx-Sensor und Temperatursensor
Was muss beim NOx-Speicher-Katalysator zusätzlich betreffend Speicherkapazität beachtet werden?
- Die Speicherkapazität sinkt durch thermische Alterung und Verschwefelung.
- Schwefel aus dem Kraftstoff bildet Bariumsulfat und blockiert so die Speicherfunktion;
- zur Entschwefelung sind ungefähr 600 bis 650 °C nötig.
Welche Zielsetzung hat EOBD und welche technischen Möglichkeit zur Katalysator-Überwachung gibt es?
- Zielsetzung:
- Überwachung aller abgasrelevanter Bauteile und Systeme
- Schutzfunktionen für gefährdete Bauteile
- Optische Warnanzeige bei Störungen an abgasrelevanten Bauteilen
- Fehlerspeicherung − Diagnosefähigkeit
- Technische Möglichkeiten:
- Katalysatorüberwachung mit 2. Lambdasonde (Führungssonde nach Kat.)
- Ansprechverhalten, Periodendauer (Alterungsverhalten)
- Lage der Spannungskurve (Sondenshift)
- Konvertierungsgrad (O2-Speicherfähigkeit)
- Abgastemperaturüberwachung vor oder nach Katalysator mit Temperatursensor
- Verbrennungsaussetzer-Überwachung
- Motorrundlauf (Drehungleichförmigkeit)
- Verbrennungsdruck (Diesel über Vorglühkerzen, Otto noch keine Systeme)
- lonenstromüberwachung (klopf. Verbr. / Verbr. Aussetz. / Laufruhe)
- HC-Sensoren (Zukunft)
- Katalysatorüberwachung mit 2. Lambdasonde (Führungssonde nach Kat.)
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Flashcards
Welche Abgase treten beim Otto-Motor auf, wie werden Sie gereinigt und was ist das Endergebnis?
- Co
- Oxidation zu Co2
- HC
- Oxiadtion zu H2O & Co2
- NOx (NO2/NO3)
- Reduktion zu N2 und Co2
- Partikel
- Speichern, abbrennen zu Asche
Welche Aufgaben hat das Sekundärluftsystem beim Ottomotor?
- reduziert vor allem CO- und HC-Emissionen in der Anwärmphase des Motors
- (Einschaltdauer ca. 20-90 Sekunden)
- beschleunigt die Aufheizung des Katalysators typischerweise auf 600°C
- zusätzliche Sauerstoff ermöglicht eine Nachverbrennung (Nachoxidation) von CO und HC zu CO2 und H2O
- Kaltstartphase unterstützt dies besonders stark die Emissionsminderung
Warum ist das Sekundärluftsystem gerade nach dem Kaltstart so wichtig?
- Kaltstart sind die Roh-Emissionen hoch, weil Gemisch zum stabilen Motorlauf meist fett ist
- der Katalysator hat seine Betriebstemperatur noch nicht erreicht
- Sekundärluftsystem bläst dann während etwa 20 bis 90 Sekunden zusätzliche Luft
- Zündzeitpunkt spät gestellt, was die Abgastemperatur erhöht
- CO und HC im Abgastrakt nachverbrannt und der Katalysator erreicht schneller seinen wirksamen Temperaturbereich
Wie lässt sich die Funktion eines Sekundärluftsystems diagnostisch beurteilen?
- Aktive Sekundärluftpumpe:
- Vor-Kat-Lambdasonde erkennt dadurch ein extrem mageres Gemisch obwohl Motor fett läuft
- Zusätzlich werden Pumpendurchsatz, Funktion des Kombiventils, Umschaltventils und Relais geprüft
- Mit der Breitbandsonde kann sogar aus der Lambda-Differenz die effektiv geförderte Luftmasse berechnet werden
- Moderne Systeme nutzen teils zusätzlich einen Heissfilmluftmassenmesser für die Sekundärluftmasse.
- Vor-Kat-Lambdasonde erkennt dadurch ein extrem mageres Gemisch obwohl Motor fett läuft
Welche typischen Fehlerbilder treten beim Sekundärluftsystem auf?
- schwankender Leerlauf bei kaltem Motor
- auffällige Pumpengeräusche
- OBD-Fehlercodes wie P0410 und P0411
- häufige Ursachen:
- Abgaskondensat, das die Sekundärluftpumpe beschädigt
- Dann ist reiner Pumpentausch nicht genug
- geprüft werden müssen auch Kombiventil, Rückschlagventil, Durchsatz und eventuelle Abgasablagerungen
- Abgaskondensat, das die Sekundärluftpumpe beschädigt
Was ist das Ziel der Abgasrückführung?
- Reduktion der NOx-Emissionen
- Durch Rückführung von Abgas in den Ansaugtrakt gelangt ein Anteil inertes Gas (keine Verbindung eingehend) in den Brennraum
- Dieses Gas nimmt Wärme auf und senkt Verbrennungstemperatur und Spitzendruck
- Im Teillastbereich lassen sich Drosselverluste reduzieren, da Drosselklappe weiter offen ist
- Verbesserung des Wirkungsgrades
Was ist der Unterschied zwischen interner und externer AGR?
- internen AGR:
- durch geeignete Ventilsteuerzeiten bzw. Ventilüberschneidung bleibt mehr Restgas im Brennbraum
- externen AGR:
- Abgas aus dem Abgastrakt entnommen, über Leitungen sowie ein AGR-Ventil gezielt wieder in die Ansaugluft eingebracht
- externe AGR ist präziser regelbar und daher bei modernen Systemen besonders wichtig
Weshalb kann AGR im Teillastbetrieb sogar den Wirkungsgrad verbessern?
- Mit AGR kann die Drosselklappe bei gleicher Leistung weiter geöffnet werden
- Drosselverluste werden kleiner
- bedeutet: gleiche Motorleistung bei grösserem Drosselklappenwinkel und besserem Wirkungsgrad.
Wovon hängt die Menge der externen AGR ab?
- Durchflussquerschnitt des AGR-Ventils
- vom Saugrohrdruck
- Abgasstaudruck
Was für AGR-Ventil Ausführungen gibt es und wo liegen die Unterschiede?
- Einfache Ausführungen
- Öffnen über Unterdruck (Saugrohrdruck) gegen Federkraft
- Kombinierte Ausführugnen
- arbeitet erst ab einem gewissen Gegendruck des Abgases
- die Menge der Abgasrückführung ist so staudruckabhängig
- Elektrische Abgasrückführung
- PWM-Signal von MR-STG
- Vielfach mit zusätzlichem Wasserkühler für weitere Abgaskühlung
Welche Vorteile hat die Niederdruck-AGR gegenüber der Hochdruck-AGR?
- Niederdruck AGR
- Abgase werden nach der Turbine entnommen
- Dadurch bleibt dem Turbolader der volle Abgasstrom erhalten.
- Ausserdem sind Temperatur und Druck des rückgeführten Abgases geringer, was die mechanische und thermische Belastung reduziert
- Durch die langen Mischstrecken im Verdichter- und Ladeluftsystem entsteht zudem eine homogenere Ansaugluftmischung
Wie funktioniert die Druckdiagnose der AGR?
- Wenn Abgas ins Saugrohr eingeleitet wird, steigt dort der Druck bzw. der Unterdruck wird kleiner
- Saugrohrdrucksensor muss also einen Druckanstieg erfassen
- Steuergerät vergleicht diesen Druckanstieg mit der erwarteten rückgeführten Abgasmenge
- Diese Diagnose wird im Schubbetrieb durchgeführt, weil dort keine Einspritzung als Störgrösse wirkt
- und die Saugleistung des Motors gross ist
Welche Aufgaben hat die Kurbelgehäuseentlüftung?
- Aufgabe:
- verhindert, dass HC-haltige Blow-by-Gase ungefiltert in die Umwelt gelangen
- Zusätzlich dient sie der Rückführung von Benzinkondensat und Kondenswasser
- dem Volumen- und Druckausgleich im Kurbelgehäuse
- dem Abscheiden von Ölnebel
- Funktion:
- Das gereinigte Blow-by-Gas wird wieder dem Ansaugsystem zugeführt
- das abgeschiedene Öl fliesst zurück in die Ölwanne.
- Damit ist die Kurbelgehäuseentlüftung sowohl emissions- als auch betriebsrelevant.
Welche Rückführungsvarianten der Kurbelgehäuseentlüftung gibt es und welche Folgen haben sie?
- Rückführung ins Saugrohr nach der Drosselklappe
- eine Durchflussregelung nötig, dafür verschmutzt eher das Saugrohr.
- nach dem Luftfilter vor der Drosselklappe
- ist meist keine zusätzliche Regelung nötig, aber die Drosselklappe kann stärker verschmutzen
- vor den Luftfilter
- droht eine Verschmutzung des Filters.
- Bei aufgeladenen Motoren sind zusätzliche Vorkehrungen wie Rückschlagventile nötig, damit kein Ladedruck ins Kurbelgehäuse gelangt.
Erkläre den Zyklon-Ölabscheider.
- Der angesaugte Ölnebel wird in eine Drallbewegung versetzt
- Durch die Fliehkraft werden die schwereren Öltröpfchen nach aussen an die Wand gedrückt, sammeln sich dort und laufen über den Ölablauf zurück.
- Die leichteren Blow-by-Gase werden aus der Mitte des Zyklons abgesaugt und der Ansauganlage zugeführt
- wirksam, einfach aufgebaut und kann je nach Motorgrösse mehrfach vorhanden sein
Wie verhalten sich CO, HC und NOx in Abhängigkeit von Lambda?
- CO:
- steigt bei fettem Gemisch stark an, weil Luftmangel herrscht
- sinkt bei magerem Gemisch.
- HC:
- sind sowohl im fetten Bereich erhöht, weil unvollständig verbrannt wird
- auch im stark mageren Bereich, weil Verbrennungsaussetzer auftreten
- das Minimum liegt bei etwa 5 bis 10 % Luftüberschuss
- NOx:
- steigen mit zunehmender Verbrennungstemperatur
- haben ihr Maximum bei leicht magerem Gemisch
- Im fetten Bereich sinken sie wegen Innenkühlung,
- im stark mageren Bereich wegen sinkender Temperatur und sinkendem Druck.
- CO2:
- abnehmend bei fettem Gemisch, da Luftmangel herrscht
- abnehmend bei magerem Gemisch, weil Energiemangel und Luftüberschuss herrscht
- Maximalwert bei Lambda 1 = ideale Verbrennung, ca 15% Vol.
- O2:
- Proportionale Zunahme zum Luftüberschuss = mager
Zeichne die einzelnen Schadstoffe in ein Konzentration/Luftzahl-Diagramm
Warum arbeitet der Dreiwegekatalysator nur in einem sehr kleinen Lambda-Fenster optimal?
- muss gleichzeitig HC und CO oxidieren und NOx reduzieren
- Oxidation Sauerstoff überschuss
- Reduktion Sauerstoff mangel
- Dieses chemische Gleichgewicht liegt nur in einem sehr kleinen Bereich um λ = 1
Beschreibe Aufbau und Materialien eines Dreiwegekatalysators.
- Bestehend aus:
- Träger
- keramische Monolithen (Block)
- metallische Monolithen (Aufgerollte Metallfolie)
- der Zwischenschicht (Washcoat)
- Washcoat aus Aluminiumoxid vergrössert die Oberfläche stark
- verbessert die Wirksamkeit der Edelmetalle
- der katalytisch aktiven Schicht
- Platin und Palladium für die Oxidation
- Rhodium für die Reduktion
- Träger
Was ist der Unterschied von Kermaik-Monolithen zu Metall-Monolithen?
- Keramik:
- günstiger
- akustisch günstiger
- Metall:
- wärmen schneller auf
- erzeugen weniger Staudruck
Wie sehen die Schadstoff-Kurven ohne und mit Katalysator aus?
- Kleiner Lambda-Regelbereich
- ca. Lambda 0.99 - 1.01
Was ist Light-Off-Temperatur?
- Anspringtemperatur des Katalysators
- ca. 300°
- Abgas-Konvertierungsrate bei 50%
- Bis das erreicht ist, Sauerstoff in Abgas gefördert
- Sekundär-Luftpumpe
- Nacheinspritzung
- Heute: E-Turbolader
Was ist das Puls-Air-Verfahren?
- Sekundäre Lufteinblasung:
- über Druck wird ein Venturi-Ventil angeregt, welches Frischluft anzieht
Was heisst "sintern" des Monolithen?
- Aufbringen von Edelmetalen unter hohem Druck und hoher Temperatur
- Rhodium
- Palladium
- Platin
Wie kann der Katalysator seine Wirkung verlieren?
- Thermische Alterung (800° - 1000°)
- durch Sinterung der Edelmetalle und dem Washcoat wesentlich verstärkt.
- Dies führt zu einer Reduzierung der aktiven Oberfläche.
- Durch Fehlzündung, Verbrennung im Auspuff steigt Temperatur bis auf 1400°, dadurch schmilzt das Trägermaterial
- Unverbrannte HC unter hoher Temperatur ist wie Diamant und schleift die Beschichtung ab vom Washcoat
Was ist ein 4-Wege-Katalysator?
- Eine Kombination aus 3-Wege-Katalysator und OPF (Ottopratikelfilter)
- Abgasnorm Euro 6c (2018)
Wie wird der Konventierungsgrad eines Katalysators berechnet?
Wie ist die Funktion des OPF?
- poröse Monolithwand stellt einen Filter für die Russpartikel dar
- Teilchen bleiben dort hängen und werden bei hohen Temperaturen und mithilfe der katalytischen Beschichtung zu Kohlendioxid verbrannt
Erkläre Funktionsprinzip, Regeneration und Alterung des NOx-Speicherkatalysators
- Für Mager-Motoren notwendig.
- Im mageren Betrieb kann der klassische Dreiwegekatalysator NOx nicht ausreichend reduzieren
- der NOx-Speicherkat speichert Stickoxide zunächst chemisch, indem NO2 zusammen mit O2 an Bariumoxid gebunden und zu Bariumnitrat umgewandelt wird
- Ist der Speicher gefüllt, fettet das Steuergerät den Motor kurz auf etwa λ = 0,9 an. Dadurch entstehen CO, HC und H2 als Reduktionspartner. Das Bariumnitrat wird wieder zu Bariumoxid zurückgeführt und die Stickoxide werden an der aktiven Schicht zu N2 reduziert
- Die Überwachung erfolgt über den NOx-Sensor und Temperatursensor
Was muss beim NOx-Speicher-Katalysator zusätzlich betreffend Speicherkapazität beachtet werden?
- Die Speicherkapazität sinkt durch thermische Alterung und Verschwefelung.
- Schwefel aus dem Kraftstoff bildet Bariumsulfat und blockiert so die Speicherfunktion;
- zur Entschwefelung sind ungefähr 600 bis 650 °C nötig.
Welche Zielsetzung hat EOBD und welche technischen Möglichkeit zur Katalysator-Überwachung gibt es?
- Zielsetzung:
- Überwachung aller abgasrelevanter Bauteile und Systeme
- Schutzfunktionen für gefährdete Bauteile
- Optische Warnanzeige bei Störungen an abgasrelevanten Bauteilen
- Fehlerspeicherung − Diagnosefähigkeit
- Technische Möglichkeiten:
- Katalysatorüberwachung mit 2. Lambdasonde (Führungssonde nach Kat.)
- Ansprechverhalten, Periodendauer (Alterungsverhalten)
- Lage der Spannungskurve (Sondenshift)
- Konvertierungsgrad (O2-Speicherfähigkeit)
- Abgastemperaturüberwachung vor oder nach Katalysator mit Temperatursensor
- Verbrennungsaussetzer-Überwachung
- Motorrundlauf (Drehungleichförmigkeit)
- Verbrennungsdruck (Diesel über Vorglühkerzen, Otto noch keine Systeme)
- lonenstromüberwachung (klopf. Verbr. / Verbr. Aussetz. / Laufruhe)
- HC-Sensoren (Zukunft)
- Katalysatorüberwachung mit 2. Lambdasonde (Führungssonde nach Kat.)
