NOx-Minderung am PKW-Dieselmotor mit einem Kombinationssystem zur Abgasnachbehandlung:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
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2005
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| adam_text | NOX-MINDERUNG AM PKW-DIESELMOTOR MIT EINEM KOMBINATIONSSYSTEM ZUR
ABGASNACHBEHANDLUNG VOM FACHBEREICH MASCHINENBAU UND VERFAHRENSTECHNIK
DER TECHNISCHEN UNIVERSITAET KAISERSLAUTERN ZUR VERLEIHUNG DES
AKADEMISCHEN GRADES EINES DOKTORS DER INGENIEURWISSENSCHAFTEN (DR.-ING.)
GENEHMIGTE DISSERTATION VON DIPL.-ING. NORBERT WALDBUESSER AUS STUTTGART
D386 GUTACHTER: PROF. DR.-ING. WERNER MUELLER PROF. DIPL.-ING. DR. TECHN.
HANS-JOERG BART VORSITZENDER DER PROMOTIONSKOMMISSION: PROF. DR.-ING.
DIETER-HEINZ HELLMANN TAG DER MUENDLICHEN PRUEFUNG: 13.04.2005
INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG 1 1.1 EINLEITUNG 1 1.2
ZIELSETZUNG 3 2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 4 2.1 STAND DER TECHNIK 4 2.1.1
INNERMOTORISCHE MASSNAHMEN 5 2.1.2 SELEKTIVE KATALYTISCHE REDUKTION MIT
AMMONIAK 7 2.1.3 NICHT-SELEKTIVE KATALYTISCHE REDUKTION MIT
KOHLENWASSERSTOFFEN 15 2.1.4 SELEKTIVE NOX-RUECKFUEHRUNG 16 2.1.5
NOX-SPEICHERKATALYSATOR 16 2.1.6 DIESELPARTIKELFILTER 26 2.2 GRUNDLAGEN
ZUR MODELLBILDUNG 30 2.2.1 CHEMISCH-PHYSIKALISCHE MODELLE UND EMPIRISCHE
REGRESSIONSMODELLE 30 2.2.2 STATISTISCHE VERSUCHSPLANUNG 31 2.2.3
MODELLBILDUNG EMPIRISCHER REGRESSIONSMODELLE 32 2.2.4 MODELLIERUNG
DYNAMISCHER VERLAEUFE 35 3 PRINZIP DES KOMBINIERTEN ABGASSYSTEMS 36 3.1
GRUNDPRINZIP UND KOMBINATIONSMOEGLICHKEITEN 36 3.2 FUNKTIONSPRINZIP DES
KOMBINATIONSSYSTEMS NSK-DPF-SCR 38 3.3 FUNKTIONSPRINZIP DES OPTIMIERTEN
KOMBINATIONSSYSTEMS NSK-CDPF-SCR 39 3.4 ERZEUGUNG VON AMMONIAK AM
NOX-SPEICHERKATALYSATOR 40 3.5 AMMONIAK-SPEICHERUNG UND NOX-UMSATZ AM
SCR-KATALYSATOR IN DER FETTPHASE . . 42 3.6 EINFLUSS DES NO 2 -ANTEILS
AUF DEN NOX-UMSATZ AM SCR-KATALYSATOR 43 3.7 OXIDATION VON NH 3 AM
BESCHICHTETEN DIESELPARTIKELFILTER 44 4 EXPERIMENTELLER AUFBAU UND
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 45 4.1 VORGEHENSWEISE 45 4.2 LABOR MIT REALABGAS 45
4.2.1 VERSUCHSAUFBAU IM LABOR MIT INTEGRIERTEM 1-ZYLINDER-DIESELMOTOR 45
4.2.2 MOTORDATEN DES 1-ZYLINDER-DIESELMOTORS 46 4.3
STATIONAER-VOLLMOTORPRUEFSTAND 47 4.3.1 VERSUCHSAUFBAU AM
STATIONAER-VOLLMOTORPRUEFSTAND 47 4.3.2 MOTORDATEN DES VERSUCHSTRAEGERS 48
4.4 FAHRZEUGPRUEFSTAND 49 4.4.1 VERSUCHSAUFBAU AM ROLLENPRUEFSTAND 49
4.4.2 FAHRZEUGDATEN DES VERSUCHSTRAEGERS 50 4.5 ABGASANALYTIK 51 4.5.1
STANDARD-MESSTECHNIK 51 4.5.2 SONDERMESSTECHNIK ZUR MESSUNG VON NH 3 , N
2 O UND H 2 52 4.5.2.1 MASSENSPEKTROSKOPIE (CIMS, EIMS) 53 4.5.2.2
FOURIER-TRANSFORMATIONS-INFRAROT-SPEKTROSKOPIE (FTIR) 53 4.6
FESTKOERPERANALYTIK 54 4.7 ALTERUNGSPROZEDUREN 55 4.8 UEBERSICHT ZUR
MODELLBILDUNG 56 VI 5 ERGEBNISSE UND DISKUSSION: LABORUNTERSUCHUNGEN 57
5.1 NOX-SPEICHERKATALYSATOR 57 5.1.1 VERGLEICH UND AUSWAHL VON
NOX-SPEICHERKATALYSATOREN 57 5.1.2 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN UND
NSK-MODELLBILDUNG 59 5.1.3 NOX-MINDERUNG AM NOX-SPEICHERKATALYSATOR 61
5.1.3.1 EINFLUSS VON TEMPERATUR, LAMBDA, RAUMGESCHWINDIGKEIT,
NOX-BELADUNG UND FETTZEIT AUF DIE NOX-MINDERUNG AM FRISCHEN
NOX-SPEICHERKATALYSATOR 61 5.1.3.2 EINFLUSS DER THERMISCHEN ALTERUNG:
ALTERUNGSDAUER BZW. LAUFLEISTUNG 64 5.1.3.3 EINFLUSS DER THERMISCHEN
ALTERUNG: ALTERUNGSTEMPERATUR 67 5.1.4 NH 3 -BILDUNG AM
NOX-SPEICHERKATALYSATOR 68 5.1.4.1 EINFLUSS VON TEMPERATUR, LAMBDA,
RAUMGESCHWINDIGKEIT, NOX-BELADUNG UND FETTZEIT AUF DIE NI-13-BILDUNG AM
FRISCHEN NOX-SPEICHERKATALYSATOR 68 5.1.4.2 EINFLUSS DER THERMISCHEN
ALTERUNG: ALTERUNGSDAUER BZW. LAUFLEISTUNG 71 5.1.4.3 EINFLUSS DER
THERMISCHEN ALTERUNG: ALTERUNGSTEMPERATUR 76 5.1.5 VERGLEICH REAL
GEALTERTER NOX-SPEICHERKATALYSATOREN MIT DEN NSK-MODELLEN 77 5.1.5.1
THERMISCH GEALTERTER NOX-SPEICHERKATALYSATOR 78 5.1.5.2 THERMISCH MIT
SCHWEFEL GEALTERTER NOX-SPEICHERKATALYSATOR 78 5.1.6 HC- UND CO-EMISSION
NACH NOX-SPEICHERKATALYSATOR 80 5.1.7 TEMPERATUR-MODELL ZUR ABBILDUNG
DER TEMPERATUR-ERHOEHUNG DURCH DIE FETTPHASE.. 81 5.1.8 VERGLEICHENDE
MESSUNGEN AN VERSCHIEDEN GEALTERTEN NOX-SPEICHERKATALYSATOREN . 82 5.1.9
EINFLUSS DER REDUKTIONSMITTELZUSAMMENSETZUNG IN DER FETTPHASE 87 5.1.10
MATERIALUNTERSUCHUNGEN AN GEALTERTEN NOX-SPEICHERKATALYSATOREN 91
5.1.10.1 OBERFLAECHENUNTERSUCHUNGEN 91 5.1.10.2 ROENTGENDIFFRAKTOMETRISCHE
UNTERSUCHUNGEN 92 5.1.10.3 RASTER- UND TRANSMISSIONSELEKTRONISCHE
UNTERSUCHUNGEN MIT EDX 93 5.1.10.4 UNTERSUCHUNGEN ZUR
EDELMETALL-DISPERSION MITTELS CHEMISORPTION VON WASSERSTOFF .. 95
5.1.10.5 KORRELATION ZWISCHEN EDELMETALL-DISPERSION UND
AKTIVITAETSUNTERSUCHUNGEN 96 5.1.10.6 UNTERSUCHUNGEN MIT
ROENTGEN-PHOTOELEKTRONEN-SPEKTROSKOPIE 97 5.2 SCR-KATALYSATOR 100 5.2.1
NH 3 -SPEICHERKAPAZITAET 100 5.2.2 EINFLUSS VON ALTERUNG UND NO 2 -ANTEIL
AUF DEN NOX-UMSATZ 101 5.3 BESCHICHTETER DIESELPARTIKELFILTER 104 5.3.1
NO-OXIDATION AM FRISCHEN UND THERMISCH GEALTERTEN CDPF 106 5.3.2 NH 3
-OXIDATION AM FRISCHEN UND THERMISCH GEALTERTEN CDPF 108 5.3.3
HC-OXIDATION AM FRISCHEN UND THERMISCH GEALTERTEN CDPF 110 5.3.4
EINFLUSS VON RUSS AUF DIE KATALYTISCHE AKTIVITAET DER CDPF-PROBEN 111
5.3.5 SAUERSTOFF-QUELLEN DER NH 3 -OXIDATION AM CDPF IN DER FETTPHASE
113 6 ERGEBNISSE UND DISKUSSION: PRUEFSTANDSUNTERSUCHUNGEN 115 6.1
UNTERSUCHUNGEN AM STATIONAER-VOLLMOTORPRUEFSTAND 115 6.1.1 EMISSIONEN BEI
DER FETTVERBRENNUNG UND NACH NOX-SPEICHERKATALYSATOR 115 6.1.2 EINFLUSS
DER NOX-ROHEMISSION IM FETTBETRIEB AUF DIE GEBILDETE NH 3 -MENGE 116
6.1.3 UNTERSUCHUNGEN UND MODELLBILDUNG AM GESAMTSYSTEM 121 6.1.4
EINFLUSS EINES OXIDATIONSKATALYSATORS VOR DEM GESAMTSYSTEM 127 6.1.5
EINFLUSS EINES BESCHICHTETEN DIESELPARTIKELFILTERS VOR DEM
SCR-KATALYSATOR 130 6.1.6 UNTERSUCHUNGEN ZUM NOX-UMSATZ AM
SCR-KATALYSATOR IN DER FETTPHASE 132 6.2 UNTERSUCHUNGEN AM FAHRZEUG 134
6.2.1 ABLEITUNG EINER BETRIEBSSTRATEGIE FUER DAS GESAMTSYSTEM
NSK-(C)DPF-SCR 134 6.2.2 VERGLEICHENDE VERSUCHE AN THERMISCH UND
SCHWEFEL GEALTERTEN ABGASSYSTEMEN. . 135 6.2.3 HC- UND CO-UMSATZ AN ZWEI
SCR-KATALYSATOR-SYSTEMEN 145 6.3 BEWERTUNG DES NSK-MODELLS DURCH
VERGLEICH MIT EINEM FAHRZEUGVERSUCH 147 7 ZUSAMMENFASSUNG UND FAZIT 150
VM_ 8 ANHANG 153 8.1 BERECHNUNGSGRUNDLAGEN 153 8.2 FAHRZYKLUS UND
GESETZGEBUNG 155 8.2.1 NEUER EUROPAEISCHER FAHRZYKLUS (NEFZ) 155 8.2.2
ABGASGRENZWERTE FUER DIE EUROPAEISCHE UNION 156 8.3 LABORUNTERSUCHUNGEN
157 8.3.1 ERGAENZUNG ZUM NSK-MODELL: ALTERUNGSTEMPERATUR 157 8.3.2
ZUSAETZLICHE MESSUNGEN AN GEALTERTEN NOX-SPEICHERKATALYSATOR-PROBEN 158
8.3.3 PORENVOLUMENVERTEILUNG AM FRISCHEN UND GEALTERTEN
NOX-SPEICHERKATALYSATOR ... 159 8.3.4 ERGAENZENDE
OXIDATIONSUNTERSUCHUNGEN AN CDPF-LABORPROBEN 160 8.4 VERTEILUNG DER
KOHLENWASSERSTOFFE IN DER FETT- UND DER MAGERPHASE 162 8.5 CO-UMSATZ BEI
DEN FAHRZEUGVERSUCHEN 163 9 LITERATURVERZEICHNIS 164
|
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