Schadstoffnachbehandlung

Infolge stetiger Verschärfung der Emissionslimits Bild S35 wurden seit Einführung der Abgasgesetzgebung die Schadstoffemissionen (HC, CO, NOx und Partikel) von Kraftfahrzeugen um ca. 95% reduziert. Dies ist einerseits auf kontinuierliche Verbesserungen im Verbrennungsprozess und auf die Einführung elektronischer Motorsteuerungen zurückzuführen, wodurch sich die Rohemissionen des Motors deutlich verbesserten. Bild S36 zeigt am Beispiel HC, dass die Rohemissionen seit 1975 um ca. 80% reduziert wurden. Allerdings wächst dabei die Schere zwischen Rohemissionen und den geforderten Grenzwerten, so dass immer effektivere Abgasnachbehandlungssysteme erforderlich werden. Ohne die Einführung der Katalysatortechnik wären die Emissionen auf dem heutigen extrem niedrigen Niveau nicht darstellbar. Bei stöchiometrisch betriebenen Ottomotoren werden mit modernen Katalysatoren Umwandlungsraten von über 99% erreicht. Dies gilt jedoch nur für betriebswarme Katalysatoren ab ca. 300°C bis zum Erreichen dieser Anspringtemperatur („Light-Off-Time“) werden im Emissionstest je nach Abgassystem bereits bis zu 90% der gesamten Emissionen ausgestoßen. Deshalb zielen beim stöchiometrisch betriebenen Ottomotor alle emissionsmindernden Maßnahmen auf eine Verkürzung der „Light-Off-Time“ ab.

Bei mager betriebenen Ottomotoren und Dieselmotoren liegt das Hauptproblem dagegen bei der katalytisch unterstützten Reduktion der Stickoxide (NOx) in oxidierender Umgebung. Die potenziellen Reduktionsmittel, wie HC und CO, oxidieren bevorzugt mit dem vorhandenen Sauerstoff, anstatt die Stickoxide zu reduzieren. Hier müssen spezielle Nachbehandlungssysteme entwickelt werden, die im Folgenden beschrieben werden. Bei den Dieselmotoren werden zur Einhaltung der Emissionslimits zusätzlich die Partikelemissionen reduziert. Bei kleinen Motoren reicht in der Regel noch ein einfacher Oxidationskatalysator. Bei größeren Motoren und insbesondere bei Nutzfahrzeugmotoren benötigt man dagegen wesentlich kompliziertere Partikelfiltersysteme.

Literatur [1] C. Enderle, A. Nolte, M. Paule, F. Duvinage: Der Pkw-Motor im Spannungsfeld der Emissionesgesetzgebung, 2. Emission Control, 2004, Dresden [2] A. Friedrich: Was kommt nach der Euro-Norm, Euroforum-Konferenz Motoren und Antriebe 2010, München 2005 [3] T. Thom: Weltweite Emissions- und Verbrauchsvorschriften, Euroforum-Konferenz Motoren und Antriebe 2010, München 2005 [4] G. Jain: Vom Luftqualitätsstandard zum Abgasgrenzwert: 4. Internationales CTI Forum Abgastechnik, 2006, Ludwigsburg [5] H. Harndorf: Der Verbrennungsmotor auf dem Weg zu Euro V ff. – Perspektiven zur Erfüllung herausfordernder Abgas- und CO2-Ziele, 4. Internationales CTI Forum Abgastechnik, 2006, Ludwigsburg