P2.2, 1.2_Abgasnachbehandlung Diesel

Automobildiagnostiker, P2.2, 1.2_Abgasnachbehandlung Diesel

Automobildiagnostiker, P2.2, 1.2_Abgasnachbehandlung Diesel


C. S.
Diese Lernkarten behandeln die Abgasnachbehandlung bei Dieselmotoren, insbesondere die Reduktion von Stickoxiden und Rußpartikeln. Im Fokus stehen Systeme wie SCR mit AdBlue, NOₓ-Speicherkatalysatoren und Partikelfilter, inklusive Regenerationsprozesse und kritische Faktoren wie Schwefelbelastung. Mechaniker und Ingenieure profitieren von diesem Wissen, um Abgasnormen zu erfüllen und Motorschäden zu vermeiden.
Flashcards
23
Students
1
Language
German
Category
Mechatronics
Level
Other
Created / Updated
28.04.2026 / 20.10.2026

Flashcards

Welche Schadstoffe im Dieselabgas müssen nachbehandelt werden, und warum?

  • NOx
    • NOx entstehen vor allem bei hohen Verbrennungstemperaturen, schnellen Druckanstiegen und Luftüberschuss
    • gesundheitlich und umwelttechnisch problematisch
  • CO
    • entsteht durch unvollständige Verbrennung, Luftmangel
    • "giftig"
  • HC
    • unverbrannte oder teilverbrannte Kohlenwasserstoffe
    • gesundheitsschädlich
  • Partikel
    • bestehen vor allem aus Ruß, Asche, Salzen, Rost, Wasser- und HC-Tröpfchen
    • gefährlich für Luftwege 
  • Da Dieselmotor mit Luftüberschuss arbeitet, reicht normaler 3-Wege-Kat nicht aus

Erkläre den Zielkonflikt zwischen NOx und Ruß beim Dieselmotor.

  • NOx und Ruß entstehen unter gegensätzlichen Bedingungen.
    • Senkt man Verbrennungstemperatur, z.B. durch AGR, steigt Russ-Entwicklung an. 
  • Daher müssen Motorsteuerung, Einspritzung, AGR, Aufladung und Abgasnachbehandlung zusammenarbeiten

Wie wirkt die Abgasrückführung AGR auf die NOx-Bildung?

  • AGR führt bereits verbranntes Abgas zurück in den Ansaugtrakt oder Brennraum.
  • Dieses Abgas ist weitgehend inert, also nicht brennbar. Dadurch sinkt der Sauerstoffanteil der Frischladung
    • Sauerstoffanteil sinkt = weniger Oxidation 
    • Temepratunr sinkt = weniger NOx
    • Brenngeschwindigkeit sinkt 
    • Wirkungsgrad kann sinken 
    • Russ-Risiko steigt = weniger O2, weniger Temperatur

Welche Aufgabe hat der Diesel-Oxidationskatalysator?

  • Oxidieren von: 
    • CO --> CO2
    • HC --> H2O, CO2
  • Platin löst diese Reaktionen aus, ohne selbst verbraucht zu werden
  • Reaktion beginnt etwa ab 170 °C. Die optimale Konvertierungsrate liegt bei etwa 250–350 °C

Erkläre Aufbau und Funktion eines keramischen Dieselpartikelfilters

  • keramischer DPF besteht aus einem Wabenkörper aus Siliziumkarbid, Cordierit oder Aluminiumtitanat.
  • Er besitzt viele parallele Kanäle.
    • Benachbarte Kanäle sind jeweils abwechselnd am Einlass oder Auslass verschlossen.
  • Abgas muss durch die porösen Kanalwände hindurch.
    • Die gasförmigen Bestandteile passieren die Wand, die Rußpartikel bleiben zurück.
  •  Filter muss regelmässig regeneriert werden, damit der gespeicherte Ruß verbrannt wird.

Was ist der Unterschied zwischen Rußbeladung und Aschebeladung im DPF?

  • Ruß kann bei der Regeneration zu CO₂ verbrannt werden.
  • Asche bleibt jedoch im Filter zurück. Sie wird nicht verbrannt und sammelt sich über die Laufzeit an.
  • Folgen von Aschebeladung:
    • stiegender Abgasgegendruck
    • weniger nutzbares Filtervolumen
    • steigende Belastung für Motor/Turbo
    • Reinigung oder Austausch wird notwendig

 Wie erkennt das Motorsteuergerät die Beladung des Partikelfilters?

  • Differenzdruck über dem DPF. Dazu misst ein Differenzdrucksensor den Druck vor und nach dem Filter.
  • Motorsteuergerät verarbeitet zusätzlich weitere Daten, z. B.
    • Abgastemperaturen
    • Motorlast
    • Fahrprofil
    • berechnete Rußmasse.
    • Daraus wird der geeignete Zeitpunkt für die Regeneration bestimmt.

Erkläre passive und aktive DPF-Regeneration.

  • Passive Regeneration: 
    • läuft ohne zusätzliche Motormassnahmen ab.
    • Sie findet bei höheren Abgastemperaturen statt, etwa 350–500 °C.
    • Der Ruß wird dabei vor allem mit NO₂ oxidiert.
    • Dieses Verfahren wird im CRT-System genutzt.
  • Aktive Regeneration: 
    • wird vom Steuergerät eingeleitet, wenn die Temperatur nicht reicht.
    • Dazu wird die Abgastemperatur künstlich erhöht, z. B.
      • durch späte Nacheinspritzung,
      • HCI-System (hydro carbon injection)
      • elektrische Heizung oder Brenner.
    • Ruß bei ca. 600–650 °C mit Sauerstoff zu CO₂ verbrannt

Welche Aufgabe hat ein HCI-System?

  • Hyro Carbon Injection
    • Dieselkraftstoff vor den Oxidationskatalysator eingespritzt oder verdampft.
    • Im Oxidationskatalysator wird dieser Kraftstoff katalytisch verbrannt (Nachoxidation)
  • Die entstehende Wärme erhöht die Abgastemperatur und unterstützt die DPF-Regeneration
    • ähnliche Wirkung wie eine späte Nacheinspritzung
    • aber der Kraftstoff wird nicht im Brennraum, sondern im Abgasstrang genutzt

Worin unterscheiden sich DPF-Systeme mit und ohne Additiv?

  • ohne Additiv:
    • motornahe Filter
    • hohe Abgastemperatur reicht oft aus
  • mit Additiv:
    • motorferne Filter
    • Additiv senkt Russabbrandtemperatur um ca. 100°C 

Welche Vor- und Nachteile hat ein Sintermetallfilter?

  • Sintermetallfilter besteht aus porösem Metallpulver und einer Trägerstruktur aus Streckmetall. Die Filterwirkung liegt bei ca. 95 %.
  • Vorteile: 
    • grosse Filterfläche
    • gutes Gegendruckverhalten
    • hohe Gebrauchsdauer
    • flexible Anpassung an Bauraum
    • gegenüber Keramikfilter längere Standzeit bei Ascheeinlagerung
  • Nachteile: 
    • trotzdem regelmässige Regeneration nötig
    • komplexerer Aufbau
    • höhere Kosten
    • auch hier bleibt Asche langfristig ein Thema

Was heisst sintern? 

  • Sintern:
    • Ein pulverförmiger Werkstoff wird unter Druck und Wärme so weit erhitzt, dass die Pulverteilchen miteinander „verbacken“ bzw. fest verbunden werden — ohne vollständig zu schmelzen.
  • Sintermetallfilter:
    • Metallpulver wird erhitzt → die einzelnen Metallkörner verbinden sich an ihren Kontaktstellen → es entsteht ein fester, aber poröser Metallkörper.

Erkläre die Beladungsphase des NOx-Speicherkatalysators.

  • In der Beladungsphase arbeitet der Motor mager. NOx muss im Katalysator gespeichert werden.
    • NO kann nicht direkt gespeichert werden.
    • NO wird im Oxidationskatalysator mit Platin zu NO₂ oxidiert.
    • NO₂ reagiert mit Bariumcarbonat und Sauerstoff zu Bariumnitrat.
  • Das NOx wird dadurch chemisch gebunden. Die optimale Speichertemperatur liegt bei ca. 250–450 °C.

Erkläre die Regeneration des NOx-Speicherkatalysators. (NSC, NOX Storage Catalyst)

  • Wenn der NSC voll beladen ist, müssen die gespeicherten Stickoxide wieder entfernt und in Stickstoff umgewandelt werden.
  • Motorsteuergerät erzeugt kurzzeitig fettes Abgas
    •  z. B. durch Späteinspritzung oder Luftdrosselung. Dann stehen CO, H₂ und HC als Reduktionsmittel zur Verfügung
      • Bariumnitrat wird reduziert
      • NO wird freigesetzt
      • NO wird an Rhodium zu N₂ reduziert
      • CO wird zu CO₂ oxidiert
  • Der NSC arbeitet somit zyklisch: mager speichern, fett regenerieren.

Warum ist Schwefel für den NOx-Speicherkatalysator problematisch?

  • Schwefel aus Kraftstoff oder Motoröl oxidiert zu Schwefeldioxid und wird vom Barium im Speicherkatalysator bevorzugt gebunden.
    • --> Dabei entstehen Sulfate.
    • Sulfate werden bei der normalen NOx-Regeneration nicht ausreichend entfernt.
    • Sie blockieren Speicherplätze
    • NOx Speicherkapazität sinkt. 
  • Desulfatisierung nötig
    • 650°C
    • 3-5 Minuten
    • fettes Abgas
    • Bei dauerhaftem Sauerstoffmangel kann giftiger Schwefelwasserstoff H₂S entstehen.

Was ist der Unterschied zwischen NSC und SCR?

  • Der NSC braucht fette Regenerationsphasen.
  • Das SCR-System arbeitet dagegen kontinuierlich mit einem externen Reduktionsmittel.

Wie funktioniert ein SCR-System mit AdBlue?

  • AdBlue wird in den Abgasstrom eingespritzt.
    • Es enthält 32.5 % Harnstoff und Wasser.
    • Aus dem Harnstoff entsteht durch Thermolyse und Hydrolyse Ammoniak.
  • Das Ammoniak reagiert im SCR-Katalysator mit NOx zu Stickstoff und Wasser.
  • Ablauf: 
    • AdBlue wird dosiert eingespritzt.
    • Es verdampft und zerfällt. --> NH₃ entsteht.
    • NH₃ reduziert NOx im SCR-Katalysator.
    • Produkte sind N₂ und H₂O.
      • 2 NH₃ + 2 NO + 0.5 O₂ → 2 N₂ + 3 H₂O

Erkläre Thermolyse und Hydrolyse im SCR-System

  • Thermolyse:
    • zersetzen des Harnstoffs + Bildung NH3 + giftiger Isocyansäure
  • Hydrolyse:
    • Bilden von Ammoniak + zersetzen der Isocyansäure 
      •  Isocyansäure mit Wasserdampf zu Ammoniak und Kohlendioxid umgewandelt 

Welche Aufgabe hat der Ammoniaksperrkatalysator?

  • Der Ammoniaksperrkatalysator verhindert, dass überschüssiges Ammoniak aus der Abgasanlage austritt.
  • Ein NH₃-Schlupf kann entstehen durch:
    • Überdosierung von AdBlue
    • plötzliche Lastsprünge
    • Temperatursprünge
    • volle SCR-Speicherbeladung
  • Sperrkatalysator oxidiert überschüssiges NH₃ zu Stickstoff und Wasser.
    • wichtig, weil Ammoniak stechend riecht und nicht in die Umwelt gelangen soll.

Welche Eigenschaften von AdBlue sind für Diagnose und Werkstatt wichtig?

  • wässrige Harnstofflösung mit 32.5 % Harnstoff.
    • Es ist nicht brennbar
    • wasserlöslich
    • biologisch gut abbaubar und kein Gefahrgut.
  • Eigenschaften: 
    • Gefrierpunkt, ca. - 11.5°
    • kristllisiert bei Luftkontakt
    • Zersetzung > 30°
    • extrem kriefähig (Dichtheit wichtig)
    • unverträglich mit Buntmetallen (aggressiv)

Wie kann Diesel im AdBlue erkannt werden, und warum ist das kritisch?

  • Diesel im AdBlue kann mit Öltestpapier erkannt werden.
    • Das Testpapier wird mehrmals im Tank hin- und hergeschwenkt.
    • Eine dunkle Verfärbung zeigt Dieselkraftstoff an
  • Diesel im AdBlue ist kritisch, weil Dichtungen quellen können
    • Dosiersystem, Pumpe, Ventil oder Leitungen geschädigt werden können.

Wie läuft die Abgasnachbehandlung mit AdBlue im SCR-System ab?

  • 1. AdBlue wird eingespritzt
    •  AdBlue enthält Harnstoff und Wasser.
  • 2. Thermolyse
    • Durch die hohe Abgastemperatur wird der Harnstoff zerlegt.
    • Dabei entstehen Ammoniak (NH₃) und als Zwischenprodukt Isocyansäure.
  • 3. Bildung von weiterem Ammoniak
    • Die Isocyansäure wird weiter umgesetzt.
    • Es entsteht zusätzlich Ammoniak (NH₃).
  • 4. SCR-Katalysator
    • Das Ammoniak ist das Reduktionsmittel.
    • Es reagiert mit den Stickoxiden (NOₓ) im Abgas.
  • 5. Ergebnis
    • NOₓ wird hauptsächlich zu Stickstoff (N₂) + Wasser (H₂O) umgewandelt.
  • Merkkette:
    • AdBlue → Harnstoff → Ammoniak → NOₓ → N₂ + H₂O

Wie funktioniert die Speicherung von Stickoxiden im NOₓ-Speicherkatalysator?

  • 1. Speicherung:
    • Im Katalysator befindet sich Bariumkarbonat.
    • Dieses bindet die Stickoxide.
    • Dabei entsteht Bariumnitrat.
  • 2. Regeneration:
    • Das gespeicherte Bariumnitrat wird durch eine chemische Reaktion wieder in Bariumkarbonat zurückgeführt.
    • Dadurch kann der Speicher erneut NOₓ aufnehmen.
  • Merkkette:
    • Bariumkarbonat + NOₓ → Bariumnitrat → Regeneration → Bariumkarbonat

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