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sen [46]. 14 Stand der Technik: Schadstoffentstehung und Emissionsminderung 2.3 2.3.1 Emissionsminderung durch Abgasnachbehandlung Dieseloxidationskatalysator Der Dieseloxidationskatalysator ( DOC ) wurde spätestens mit Inkrafttreten der Euro 2 Abgasnorm im Jahre 1997 von den meisten OEMs in Neufahrzeuge mit Dieselmotor verbaut, wobei die Markteinführung dieser Technologie bereits einige Jah
nachbehandlung Dieseloxidationskatalysator Der Dieseloxidationskatalysator (
 DOC) wurde spätestens mit Inkrafttreten der Euro 2 Abgasnorm im Jahre 1997 von dFachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
Verglichen mit der Euro 1 Abgasnorm wurde der CO Grenzwert um fast 70 % abgesenkt. Ebenfalls wurde der Summengrenzwert für HC und NOx um annähernd 40 % gemindert. Die primäre Funktionalität eines DOC ist daher die Oxidation von HC zu Kohlendioxid und Wasser und die Oxidation von CO ebenfalls zu Kohlendioxid gemäß den Gleichungen (2-11) und (2-12). 2 CO + O2 2 CO2 CmHn + (m+n/4) O2 m CO2 + (n
für HC und NOx um annähernd 40 % gemindert. Die primäre Funktionalität eines
DOC ist daher die Oxidation von HC zu Kohlendioxid und Wasser und die Oxidation Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
eaktion des CO geringer als für die HC Oxidation. Dementsprechend verhalten sich die erforderlichen Light-Off-Temperaturen. Der in Abbildung 2-7 dargestellte Verlauf zeigt für den hier verwendeten DOC einen CO Light-Off bei ca. 140 °C und einen HC Light-Off bei ca. 160 °C. In [12] wird eine Temperatur von mindestens 130 °C als notwendig genannt. Wohingegen [17] für CO 155 °C und HC 205 °C als L
en. Der in Abbildung 2-7 dargestellte Verlauf zeigt für den hier verwendeten
DOC einen CO Light-Off bei ca. 140 °C und einen HC Light-Off bei ca. 160 °C. In Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
eratur von mindestens 130 °C als notwendig genannt. Wohingegen [17] für CO 155 °C und HC 205 °C als Light-Off-Temperatur angibt. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 150 200 250 300 350 Temperatur DOC [°C] 70 Konvertierungsrate [%] NO2/NOx Verhältnis [%] 60 50 40 30 20 10 0 100 150 200 250 300 350 Temperatur DOC [°C] NO2 400 450 HC CO 400 450 Abbildung 2-7: Charakteristische HC und CO Konv
angibt. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 150 200 250 300 350 Temperatur
DOC [°C] 70 Konvertierungsrate [%] NO2/NOx Verhältnis [%] 60 50 40 30 20 10 0Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
atur angibt. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 150 200 250 300 350 Temperatur DOC [°C] 70 Konvertierungsrate [%] NO2/NOx Verhältnis [%] 60 50 40 30 20 10 0 100 150 200 250 300 350 Temperatur DOC [°C] NO2 400 450 HC CO 400 450 Abbildung 2-7: Charakteristische HC und CO Konvertierungs- und NO2 Bildungskurve eines DOC Die sekundäre Funktionalität eines DOC ist die Formierung von NO2. Das
2/NOx Verhältnis [%] 60 50 40 30 20 10 0 100 150 200 250 300 350 Temperatur
DOC [°C] NO2 400 450 HC CO 400 450 Abbildung 2-7: Charakteristische HC und CO Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
x Verhältnis [%] 60 50 40 30 20 10 0 100 150 200 250 300 350 Temperatur DOC [°C] NO2 400 450 HC CO 400 450 Abbildung 2-7: Charakteristische HC und CO Konvertierungs- und NO2 Bildungskurve eines DOC Die sekundäre Funktionalität eines DOC ist die Formierung von NO2. Das in der Verbrennung gebildete NO wird im DOC gemäß Gleichung (2-13) zu NO2 oxidiert. 2 NO + O2 2 NO2 (2-13) Das so gewonnen
2-7: Charakteristische HC und CO Konvertierungs- und NO2 Bildungskurve eines
DOC Die sekundäre Funktionalität eines DOC ist die Formierung von NO2. Das in dFachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
0 150 200 250 300 350 Temperatur DOC [°C] NO2 400 450 HC CO 400 450 Abbildung 2-7: Charakteristische HC und CO Konvertierungs- und NO2 Bildungskurve eines DOC Die sekundäre Funktionalität eines DOC ist die Formierung von NO2. Das in der Verbrennung gebildete NO wird im DOC gemäß Gleichung (2-13) zu NO2 oxidiert. 2 NO + O2 2 NO2 (2-13) Das so gewonnene NO2 dient bei nachgeschaltetem Dieselp
ierungs- und NO2 Bildungskurve eines DOC Die sekundäre Funktionalität eines
DOC ist die Formierung von NO2. Das in der Verbrennung gebildete NO wird im DOC Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
ung 2-7: Charakteristische HC und CO Konvertierungs- und NO2 Bildungskurve eines DOC Die sekundäre Funktionalität eines DOC ist die Formierung von NO2. Das in der Verbrennung gebildete NO wird im DOC gemäß Gleichung (2-13) zu NO2 oxidiert. 2 NO + O2 2 NO2 (2-13) Das so gewonnene NO2 dient bei nachgeschaltetem Dieselpartikelfilter (DPF) der passiven Regeneration des eingelagerten Rußes und fü
DOC ist die Formierung von NO2. Das in der Verbrennung gebildete NO wird im
DOC gemäß Gleichung (2-13) zu NO2 oxidiert. 2 NO + O2 2 NO2 (2-13) Das so gewoFachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
nsatz zur Bestimmung der NO2 Formierung (nach [53]) Prinzipiell sind die chemischen Eigenschaften der Katalysatoren geprägt von eingesetzten katalytisch aktiven Materialien. Diesbezüglich ist der DOC vergleichbar mit dem Drei-Wege-Katalysator (TWC) des Ottomotors. Beide verfügen über eine katalytische Beschichtung mit Edelmetallkomponenten. Dies ist Hauptsächlich Platin (Pt), Palladium (Pd) un
rägt von eingesetzten katalytisch aktiven Materialien. Diesbezüglich ist der
DOC vergleichbar mit dem Drei-Wege-Katalysator (TWC) des Ottomotors. Beide verfüFachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
Hauptsächlich Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh). Nach [47] sind die grundlegenden Eigenschaften der Edelmetallbeschichtung in Tabelle 2-2 zusammengefasst. Tabelle 2-2: Eigenschaften des DOC bei unterschiedlichen Edelmetallbeschichtungen [47] Edelmetall Pd only Stärken Sehr gutes HC Anspringverhalten Hochtemperaturstabilität Gute Drei-Wege-Aktivität Geringere Schwefelempfindlichkeit
lbeschichtung in Tabelle 2-2 zusammengefasst. Tabelle 2-2: Eigenschaften des
DOC bei unterschiedlichen Edelmetallbeschichtungen [47] Edelmetall Pd only StäFachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
ge Temperaturstabilität Schlechteres HC Anspringverhalten im mageren Abgas Das Verhältnis der Massenanteile von Pt/Pd an der Edelmetallbeschichtung hat einen großen Einfluss auf die Aktivität des DOC . Hiermit lassen sich die unterschiedlichen Light-Off-Temperaturen erklären. Eine Bimetall-Beschichtung mit hohem Pt Anteil begünstigt eine geringe Aktivierungsenergie und somit eine geringe Light-
n der Edelmetallbeschichtung hat einen großen Einfluss auf die Aktivität des
DOC. Hiermit lassen sich die unterschiedlichen Light-Off-Temperaturen erklären. Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
geringere Abhängigkeit der Katalysatorperformance vom jeweiligen Alterungszustand vorteilhaft [48]. 2.3.2 Dieselpartikelfilter Der Dieselpartikelfilter (DPF) wurde als Technologieträger nach dem DOC in das Abgasnachbehandlungssystem der Fahrzeuge mit Dieselmotor eingeführt. Im Jahre 2000 war Peugeot der erste OEM der im PKW-Bereich den DPF serienmäßig im europäischen Markt einführte. Die prim
lfilter Der Dieselpartikelfilter (DPF) wurde als Technologieträger nach dem
DOC in das Abgasnachbehandlungssystem der Fahrzeuge mit Dieselmotor eingeführt. Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
tanten Prozesstemperatur Druck, unter dem der Prozess stattfindet 18 Stand der Technik: Schadstoffentstehung und Emissionsminderung Passive Regeneration Der Ruß oxidiert mit dem im Abgas hinter DOC vorhandenen NO2. Der so entstehende Effekt wird auch als CRT Effekt (Continiously Regenerating Trap) bezeichnet. In den Gleichungen (2-14)-(2-16) sind die Reaktionen zum Rußabbau aufgeführt. C + 2
ionsminderung Passive Regeneration Der Ruß oxidiert mit dem im Abgas hinter
DOC vorhandenen NO2. Der so entstehende Effekt wird auch als CRT Effekt (ContiniFachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
NO C + NO2 CO + NO C + NO2 + ½ O2 CO2 + NO (2-14) (2-15) (2-16) Prinzipiell lassen sich die drei folgenden Zustände unterscheiden: Bei zu geringen Abgastemperaturen unterhalb von 250 °C hat der DOC keine ausreichend hohe Temperatur, um NO2 bilden zu können (vgl. Abbildung 2-7). Die vorhandene Menge an NO2 reicht nicht aus, um den Ruß abzubauen ­ die Rußbeladung nimmt zu. In einem Temperaturb
nterscheiden: Bei zu geringen Abgastemperaturen unterhalb von 250 °C hat der
DOC keine ausreichend hohe Temperatur, um NO2 bilden zu können (vgl. Abbildung 2Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
men, um Quereinflüsse zu vermeiden. Bei einer niedrigen Temperatur von 250 °C bleibt der Rußabbrand in allen Kombinationen unter 20 %. Eine Abhängigkeit entsprechend der Edelmetallbeschichtung des DOC und des cDPF lässt sich hier jedoch am besten nachweisen. Ist diese hoch, so ist auch der Rußabbrand hoch. Bei einer hohen Temperatur (350 °C) ist der Rußabbrand entsprechend dem NO2 Angebot hoch.
en unter 20 %. Eine Abhängigkeit entsprechend der Edelmetallbeschichtung des
DOC und des cDPF lässt sich hier jedoch am besten nachweisen. Ist diese hoch, soFachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
Verdichtungs- und Ölabstreifringen vorbei in den Ölkreislauf gelangt und so das Öl verdünnt. Im HDBereich wird mittels zusätzlicher Einspritzdüse im Abgasstrang der Dieselkraftstoff direkt vor den DOC eingespritzt und mit einem Mischelement homogen mit dem Abgas vermischt. Das KraftstoffAbgasgemisch reagiert entsprechend der Gleichung (2-12) im DOC nach. Die hierbei ablaufenden chemischen Reakt
usätzlicher Einspritzdüse im Abgasstrang der Dieselkraftstoff direkt vor den
DOC eingespritzt und mit einem Mischelement homogen mit dem Abgas vermischt. DasFachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
bgasstrang der Dieselkraftstoff direkt vor den DOC eingespritzt und mit einem Mischelement homogen mit dem Abgas vermischt. Das KraftstoffAbgasgemisch reagiert entsprechend der Gleichung (2-12) im DOC nach. Die hierbei ablaufenden chemischen Reaktionen sind stark exotherm und ermöglichen so auch bei geringer Motorlast die erforderlichen hohen Temperaturen. Im Gegensatz zur passiven Regeneration
ht. Das KraftstoffAbgasgemisch reagiert entsprechend der Gleichung (2-12) im
DOC nach. Die hierbei ablaufenden chemischen Reaktionen sind stark exotherm und Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt
aufgeführten Redoxreaktionen der Schadstoffminderung. iii. Stöchiometrischer Betrieb, Oxidationsreaktionen: CO + H2O CO2 + H2 (2-24) Die weiteren Oxidationsreaktionen sind identisch zu denen des DOC (vgl. Gleichungen (2-11)(2-12). iv. Stöchiometrischer Betrieb, Reduktionsreaktionen: NO + CO ½ N2 + CO2 NO + H2 ½ N2 + H2O 2 (m + ¼ n)NO + HnCm (m + ¼ n)N2 + ½ n H2O + m CO2 v. Stöchiometrische
2 + H2 (2-24) Die weiteren Oxidationsreaktionen sind identisch zu denen des
DOC (vgl. Gleichungen (2-11)(2-12). iv. Stöchiometrischer Betrieb, ReduktionsreaFachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt

Notes:
1 Where to start a query
2Smart Searcht breaks the user's input into individual words and then matches those words in any position and in any order in the table (rather than simple doing a simple string compare)
3Regular Expressions can be used to initialize advanced searches. In the regular expression search you can enter regular expression with various wildcards such as:

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