NOX Zwischenspeicherung Funktion

P07.70-2028-06

21 Abgasklappe mit Unterdruckdose

157 Stirnwandkatalysator

159 NOX-Katalysator

B19 Temperaturfühler KAT

G3/1 O2-Sonde nach KAT

G3/2 O2-Sonde vor KAT

N3/10 Steuergerät ME

N37/4 Steuergerät NOX (Stickoxide)

N37/4b1 Sensor NOX (Stickoxide)

Y76 Kraftstoffinjektoren

Y93 Umschaltventil Abgasklappe

a Abgasleitung für Normalbetrieb

b Bypassleitung

CAN Datenbus
(Controller Area Network)

Eine effektive Verbrennung ist der erste Schritt zu einem sauberen Abgas. Der Zweite ist eine gründliche Abgasreinigung.

Dazu besitzt der Motor 271 CGI neben der Abgasrückführung und der Lufteinblasung ein aufwändiges Abgassystem mit dem Stirnwandkatalysator, den O2-Sonden vor und nach KAT, der Abgasklappe, dem NOX-Katalysator, dem Steuergerät NOX mit Sensor NOX und dem Temperaturfühler KAT.

Um auch in den Betriebsphasen mit hohem Luftüberschuss (dem Schichtbetrieb bei 1<λ<3) eine gute Reduktion der Stickoxide (NOX) zu gewährleisten, kommt ein NOX-Katalysator zum Einsatz. Er arbeitet im Homogenbetrieb (bei λ=1) wie ein normaler Dreiwege-Katalysator.

Im Schichtbetrieb dagegen wird der Sauerstoff (O2) durch den hohen Luftüberschuss nicht von den Stickoxiden abgespaltet (reduziert), sondern wird direkt aus dem Abgas entnommen.

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Deshalb muss die Konvertierung der Stickoxide im Schichtbetrieb in drei Schritten erfolgen:

1. NOX-Einspeicherung

Die Stickoxide werden während des Schichtbetriebs im NOX-Katalysator zwischengelagert (eingespeichert), indem sie durch Nitratbildung chemisch an die Speicherkomponente Bariumcarbonat (BaCO3) gebunden werden.

Der NOX-Katalysator füllt sich dabei gleichmäßig von vorn nach hinten. Ob das Speichervolumen erschöpft ist, wird durch das Messen der Stickoxid-Konzentration vom Sensor NOX überwacht. Die Signale vom Sensor NOX gehen dabei direkt zum Steuergerät NOX, wo sie zu einem digitalen Signal aufbereitet werden und über einen separaten CAN-Datenbus zum Steuergerät ME übertragen werden.

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2. Regenerierung (NOX-Ausspeicherung)

Ist die Kapazität des NOX-Katalysators erschöpft, müssen die eingelagerten Stickoxide wieder ausgelagert werden. Dabei wird vom Steuergerät ME gezielt der Motorbetrieb auf ein fettes Kraftstoff-Luftgemisch (λ<1) umgestellt, wodurch die Konzentration von Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO) im Abgas steigt. Dies führt zum Zerfall der gebildeten Nitrate und die Speicherkomponente wird unter Abgabe von Stickoxid und Sauerstoff in ihren Ausgangszustand versetzt.

3. Konvertierung (Umwandlung)

Durch die hohe Konzentration von Kohlenmonoxid, das als Reduktionsmittel wirkt, werden die nun freigesetzten Stickoxide zu Kohlendioxid (CO2) und Stickstoff (N2) reduziert.

Der Sensor NOX überwacht die Konvertierung durch Messung der Sauerstoff-Konzentration im Abgas. Damit kann das Steuergerät ME das Ende der Konvertierung durch die geringere Sauerstoff-Konzentration im Abgas erkennen und wieder in den Schichtbetrieb oder Homogenbetrieb zurückkehren.

Um zu verhindern, dass die katalytische Schicht von Schwefelverbindungen überlagert wird und somit ihre Wirksamkeit eingeschränkt oder sogar aufgehoben wird, muss der NOX-Katalysator in regelmäßigen Abständen freigebrannt werden. Dies wird durch kurzes Anheben der Betriebstemperatur des NOX-Katalysators auf über 600 °C erreicht.

Die Abgastemperatur bzw. die Betriebstemperatur des NOX-Katalysators wird vom Temperaturfühler KAT überwacht und dem Steuergerät ME übermittelt.



Um den NOX-Katalysator schnell auf Betriebstemperatur

(von 300 bis 450 °C) zu bringen bzw. zu halten und das Überhitzen zu verhindern (maximal 760 °C), ist in die Abgasanlage die Abgasklappe und die Bypassleitung integriert.