Bild S 39 NOx-Wirkungsgrad bei stationärer (N)SCR-Aktivität

HC- SCR- Konzepte für NOx

(Bild S.39) Durch den Betrieb mit Luftüberschuss bei Dieselmotoren ist eine NOx-Reduktion nach dem klassischen 3-Wege-Prinzip nicht möglich. Herkömmliche Oxidationskatalysatoren haben im Bereich zwischen 180°C und 250°C die Fähigkeit, NOx mit Kohlenwasserstoffen direkt zu reduzieren. Durch Modifizierungen des Wash-Coats kann der Wirkungsgrad dieser Reaktion verbessert werden. Der maximal erzielbare Wirkungsgrad ist abhängig vom Verhältnis der Kohlenwasserstoffe zu Stickoxiden sowie der Art der eingesetzten Kohlenwasserstoffe aus der Verbrennung. Er beträgt stationär bis 50 % und im dynamischen Fahrbetrieb 5 % – 15 %. Für aktuelle und künftige Grenzwerte ist dieses Konzept für leichte und mittelschwere Pkw einsetzbar. Das Layout der Abgasanlage wird von den NOx-Rohemissionen im städtischen und außerstädtischen Fahrbetrieb bestimmt. Ist zum Erreichen des Emissionslimits eine deutliche NOx-Reduktion in beiden Fahrbereichen erforderlich, werden 2 getrennte Katalysatoren verwendet, die je nach Temperaturprofil in der Abgasanlage und dem Arbeitsbereich der Beschichtung motornah und im Bereich des Unterbodens positioniert werden. Für niedrigere Wirkungsgrade kann ein Katalysator temperaturoptimiert in die Abgasanlage eingebaut werden. Erhöhte HC-Emissionen für gesteigerte Wirkungsgrade können beispielsweise motorisch durch Nacheinspritzung generiert werden. Es gilt hier eine mögliche Ablösung des Ölfilms an der Laufbuchse zu vermeiden. Problematisch ist hierbei die Bereitstellung des Reduktionsmittels HC für den 2. Konverter. Hierzu gibt es verschiedene Möglichkeiten:

• Kraftstoffüberdosierung so, dass durch den 1. Konverter noch genügend Reduktionsmittel für den 2. Konverter durchschlägt
• Randbereiche des 1. Konverters werden nicht beschichtet, um einen Kohlenwasserstoff-Bypass zu ermöglichen
• Mit einem Ventil wird zusätzlicher Kraftstoff als Reduktionsmittel nach dem 1. Konverter in die Abgasanlage eingespritzt.

Die Oxidationsfunktion der Katalysatoren im gesamten Arbeitsbereich bleibt so erhalten.

Literatur

[1] G. Hüthwohl, W. Frank, B. Maurer: Selektive katalytische Reduktion (SCR) im Serieneinsatz für Nutzfahrzeuge: Ein Meilenstein in der Abgasreinigungstechnologie, Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik, 2005, Aachen

[2] W. Müller: Möglichkeiten von Festharnstoff-SCR-Systemen, 4. Internationales CTI Forum Abgastechnik, Ludwigsburg, 2006

[3] T. Seguelong: Überblick über die NO_x-SCR-Entwicklungen zur mobilen Emissionsreduzierung beim Diesel, 4. Internationales CTI Forum Abgastechnik, Ludwigsburg, 2006