Skip to main content
SpringerLink
Log in
Book cover

Grundlagen Verbrennungsmotoren pp 979–1007Cite as

Nachmotorische Schadstoffreduktion

  • Chapter
  • First Online:

  • 17k Accesses

Part of the book series: ATZ/MTZ-Fachbuch ((ATZMTZ))

Zusammenfassung

In den vorangegangenen Kapiteln wurde neben den Mechanismen zur Schadstoffentstehung auch kurz auf Möglichkeiten zur innermotorischen Reduktion der einzelnen Bestandteile eingegangen. In den folgenden Abschnitten wird die nachmotorische Schadstoffreduzierung anhand der unterschiedlichen zum Einsatz kommenden Katalysatortypen erläutert. Der Einsatz eines Katalysators zur Herabsenkung der Aktivierungstemperatur wird obligatorisch in Anbetracht der vergleichsweise geringen Temperaturen, die sich im Abgasstrom einstellen können. Je nach Brennverfahren und Lastzustand stellen sich Temperaturen von 300–900 °C beim Ottomotor bzw. 150–600 °C beim Dieselmotor ein. Zur Oxidation von Kohlenwasserstoffen bzw. CO werden jedoch Temperaturen im Bereich von 600–700 °C benötigt. Die Reduktion von NO durch CO und H2 erfolgt hingegen im Temperaturbereich zwischen 350 und 600 °C. Die Grundtypen von Katalysatoren, welche in unterschiedlichen Konfigurationen in Otto‑ und Dieselmotoren zum Einsatz kommen, werden durch Oxidations‑, Reduktions‑ und Speicherkatalysatoren dargestellt. Eine Sonderstellung nimmt dabei der Partikelfilter ein, welcher in seiner Basisfunktionalität ohne eine katalytische Reaktion lediglich eine Filterung der Abgase vornimmt.

This is a preview of subscription content, log in via an institution.

Chapter
USD   29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD   129.00
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Hardcover Book
USD   169.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Learn about institutional subscriptions

Literatur

  • Amiridis, M.D., Zhang, T., Farrauto, R.J.: Selective catalytic reduction of nitric oxide by hydrocarbons. Appl. Catal. B Environ 10(1), 203–227 (1996)

    Article  Google Scholar 

  • Argyle, M.D., Bartholomew, C.H.: Heterogeneous catalyst deactivation and regeneration: a review. Catalysts 5 (2015)

    Google Scholar 

  • Bals, R., Behnk, K., Grünig, C., Hess, D., Langeheinecke, K.-J., Pellert, K., Krämer, L.: Assessment of 3rd generation SCR systems for potential future applications. 2 Tagung MinNox, Berlin. (2008)

    Google Scholar 

  • Bartholomew, C.H.: Mechanisms of catalyst deactivation. Appl. Catal. A Gen. 212, 17–60 (2001)

    Article  Google Scholar 

  • Bosch, H., Janssen, F.J.J.G., van den Kerkhof, F.M.G., Oldenziel, J., van Ommen, J.G., Ross, J.R.H.: The activity of supported vanadium oxide catalysts for the selective reduction of NO with ammonia. Appl. Catal. 25, 239–248 (1986)

    Article  Google Scholar 

  • Brück, R., Hirth, P., Konieczny, R.: Der PM-Metalit; Erfahrungen mit dem Nebenstrom Partikelfiltersystem hinsichtlich Reduzierung der Partikelanzahl und -Masse bei Pkw- und Lkw-Anwendungen. 4. Internationales Forum Abgas- und Partikelemissionen. (2006)

    Google Scholar 

  • Bunar, F., Schrade, F., Tourlonias, P., Friedrichs, O., Krämer, L.: Applying SCR/DPF to passenger cars. Tagung MinNox. IAV, Berlin. (2012)

    Google Scholar 

  • Chan, D.: Thermische Alterung von Dieseloxidationskatalysatoren und NOx‐Speicherkatalysatoren: Korrelierung von Aktivität und Speicherfähigkeit mit physikalischen ud chemischen Katalysatoreigenschaften. Diss. Karlsruhe Scientific Publishing (2014) ISBN 978-3731501626

    Google Scholar 

  • Chatterjee, D., Burkhardt, T., Weibel, M., Tronconi, E., Nova, I., Ciardelli, C.: Numerical simulation of NO/NO2/NH3 reactions on SCR-catalytic converters: model development and applications. SAE Paper 2006-01-0468. (2006)

    Google Scholar 

  • Cunningham, R.E., Willams, R.J.J.: Diffusion in gases and porous media. Plenum Press, Frankfurt (1980)

    Book  Google Scholar 

  • Deutschmann, O., Grunwaldt, J.-D.: Abgasnachbehandlung in mobilen Systemen: Stand der Technik, Herausforderungen und Perspektiven. Chem. Ing. Tech. 85(5), 595–617 (2013)

    Article  Google Scholar 

  • Devadas, M., Kröcher, O., Elsener, M., Wokaun, A., Söger, N., Pfeifer, M., Demel, Y., Mussmann, L.: Influence of NO2 on the selective catalytic reduction of NO with ammonia over Fe-ZSM5. Appl. Catal. B Environ 67, 187–196 (2006)

    Article  Google Scholar 

  • Devarakonda, M.N., Tonkyn, R.G., Tran, D.N., Male, J.L.: Modeling and experimental studies of HNCO as a reactant for nox control. 21st North American Catalyst Society Meeting. (2009)

    Google Scholar 

  • Dohle, U.: MTU solutions for meeting future exhaust emissions regulations. Cimac Congress 2010. Paper 284. CIMAC, Bergen (2010)

    Google Scholar 

  • Fogler, H.S.: Elements of chemical reaction engineering, 5. Aufl. Prentice Hall International Series in the Physical and Chemical Engineering Sciences. (2015)

    Google Scholar 

  • Friedlander, S.K.: Theory of aerosol filtration. Ind. Eng. Chem. 50(8), 1161–1164 (1958)

    Article  Google Scholar 

  • Girard, J.W., Montreuil, C., Kim, J., Cavataio, G., Lambert, C.K.: Technical advantages of vanadium SCR systems for diesel nox control in emerging markets. SAE Paper 2008-01-1029. (2008)

    Google Scholar 

  • Gruber, M.: The selective catalytic reduction of NO by NH3 at Brønsted and Lewis acid sites of vanadium oxide surfaces: Density functional theory studies. Dissertation. Freie Universität Berlin (2011)

    Google Scholar 

  • Grünzweig, C., Mannes, D., Kaestner, A., Vogt, M.: Visualisierung der Ruß- und Ascheverteilung in Dieselpartikelfiltern mittels Neutronen-Imaging. MTZ 2012(4), 362–331 (2012)

    Google Scholar 

  • Halbei, J., Többen, H., Rudelt, J., Neumann, F., Calvo, S., Oesterle, J.: Mischer zur Optimierung von Harnstoff-SCR Systemen. 1. Internationale Tagung MinNOx. Haus der Technik, Berlin (2007)

    Google Scholar 

  • Haralampous, O.A., Koltsakis, G.C., Samaras, Z.C., Vogt, C.-D., Ohara, E., Watanabe, Y., Mizutani, T.: Reaction and diffusion phenomena in catalyzed diesel particulate filters. SAE Paper 2004-01-0696. (2004)

    Google Scholar 

  • Hazlett, M.J., Moses-Debusk, M., Parks, J.E., Allard, L.F., Epling, W.: Kinetic and mechanistic study of bmetallic Pt-Pd/Al2O3 catalysts for CO and C3H6 oxidation. Appl. Catal. B Environ. 202, 404–417 (2017)

    Article  Google Scholar 

  • Heck, R.M., Farrauto, R.J., Gulati, S.T.: Catalytic air pollution control: commercial technology, 3. Aufl. Wiley, Hoboken (2009)

    Book  Google Scholar 

  • Hertzberg, A.: Betriebsstrategien für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung und NOx-Speicher-Katalysator. Dissertation. Universität Karlsruhe (2001)

    Google Scholar 

  • Heywood, J.B.: Internal combustion engine fundamentals. McGraw-Hill, New York (1988)

    Google Scholar 

  • Hirschfelder, J.O., Curtiss, C.F., Bird, R.B.: Molecular theory of gases and liquids, 2. Aufl. Wiley, Hoboken, S. 539 (1964)

    MATH  Google Scholar 

  • Hoepke, E.: IAA Nutzfahrzeuge in Hannover. MTZ 9, 650–656 (2004)

    Google Scholar 

  • IARC: Cobalt in hard metals and cobalt sulfate, gallium Arsenide, indium Phosphide and vanadium Pentoxide, international agency for research on cancer. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans, Bd. 86. (2006)

    Google Scholar 

  • Johnson, T.V.: Diesel emission control highlights of the annual Society of Automotive Engineers (SAE) international congress. Verweis auf Laroo, C.A. (unveröffentlicht). Platinum Metals Rev 54(4), 216–222 (2010)

    Google Scholar 

  • Koebel, M., Elsener, M., Kleemann, M.: Urea-SCR: a promising technique to reduce NOx emissions from automotive diesel engines. Catal. Today 59, 335–345 (2000)

    Article  Google Scholar 

  • Koltsakis, G.C., Haralampous, O., Tsinoglou, D., Margaritis, N., Samaras, Z.: Modeling of diesel de-NOx aftertreatment components. Tagung MinNox. Haus der Technik, Berlin (2007)

    Google Scholar 

  • Kompio, P.G.W.A.: Der Einfluss von Hochtemperatur auf V2O5-WO3/TiO2-Katalysatoren für die Selektive Katalytische Reduktion von Stickoxiden mit Ammoniak. Dissertation. Ruhr-Universität Bochum (2010)

    Google Scholar 

  • Konstandopolous, A.G., Kostoglou, M., Skaperdas, E., Papaioannou, E., Zarvalis, D., Kladopoulou, E.: Fundamental studies of diesel particulate filters: transient loading, regeneration and aging. SAE Paper 2000-01-1016. (2000)

    Google Scholar 

  • Krämer, L., Buschmann, G., Stiegler, L., Bunar, F., Richardson, S., Friis Hansen, K.: SULEV: diesel-exhaust gas Aftertreatment heading to super ultra low emissions. Wiener Motorensymposium. (2013)

    Google Scholar 

  • Kröcher, O., Elsener, M., Jacob, E.: Neue Reduktionsmittel für die Low NOx-SCR-Technik. AVL Partikelforum. (2008)

    Google Scholar 

  • Lampert, J.K., Kazi, M.S., Farrauto, R.J.: Palladium catalyst performance for methane emissions abatement from lean burn natural gas vehicles. Appl. Catal. 21, 1–223 (1997)

    Google Scholar 

  • Lanzerath, P.: Alterungsmechanismen von Abgaskatalysatoren für Nutzfahrzeug-Dieselmotoren. Dissertation. Universität Darmstadt (2012)

    Google Scholar 

  • Lapisardi, G., Urfels, L., Gélin, P., Primet, M., Kaddouri, A., Garbowski, E., Toppi, S., Tena, E.: Superior catalytic behaviour in the complete oxidation of methane at low temperatures. Catal. Today 117, 564–568 (2006)

    Article  Google Scholar 

  • Liu, Z.G., Ottinger, N.A., Wall, J.C., Barge, P.: Measurement of dioxin and furan emissions during transient and multi-mode engine operation. SAE Paper 2011-01-1158. (2011)

    Google Scholar 

  • Liu, Z.G., Ottinger, N.A., Cremeens, C.M.: Vanadium and tungsten release from V-based selective catalytic reduction diesel aftertreatment. Atmos. Environ. 104, 154–161 (2015)

    Article  Google Scholar 

  • Maass, J., Eppler, A., Scholz, J., Gentgen, H., Grumbrecht, F., Marohn, R.: Influences of AdBlue spray targeting and mixing devices on the UWS distribution upstream of the SCR catalyst. IMECHE Fuel Systems for IC Engines. (2012)

    Book  Google Scholar 

  • Madia, G., Koebel, M., Elsener, M., Wokaun, A.: Side reactions in the selective catalytic reduction of Nox with various NO2 fractions. Ind. Eng. Chem. Res. 41, 4008–4015 (2002)

    Article  Google Scholar 

  • Mezedur, M.M., Kaviany, M., Moore, W.: Effect of pore structure, randomness and size on effective mass diffusivity. AIChe J. 48, 1 (2002)

    Article  Google Scholar 

  • Ogunwumi, S.B., Tepesch, P.D., Chapman, T., Warren, C.J., Melscoet-Chauvel, I.M., Tennent, D.L.: Aluminum titanate compositions for diesel particulate filters. SAE Paper 2005-01-0283. (2005)

    Google Scholar 

  • Pace, L., Presti, M.: Changing the substrate technology to meet future emission limits. SAE Paper 2010-01-1550. (2010)

    Google Scholar 

  • Piazessi: The Catalytic Hydrolysis of Isocyanic Acid (HNCO) in the Urea-SCR Process. Dissertation No. 16693. ETH Zürich (2006)

    Google Scholar 

  • Robert Bosch GmbH (Hrsg.): Kraftfahrtechnisches Handbuch, 6. Aufl. Vieweg (2007)

    Google Scholar 

  • Salvat, O., Marez, P., Belot, G.: Passenger car serial application of a particulate filter system on a common rail direct injection diesel engine. SAE Paper 2000-01-0473. (2000)

    Book  Google Scholar 

  • Schaber, P.M., Colson, J., Higgins, S., Thielen, D., Anspach, B., Brauer, J.: Thermal decomposition (pyrolysis) of urea in an open reaction vessel. Thermochim. Acta 424, 131–142 (2005)

    Article  Google Scholar 

  • Scheuer, A., Votsmeier, M., Gieshoff, J., Drochner, A., Vogel, H.: Design of dual layer catalysts for NH3 oxidation in automotive exhaust catalysis, north American catalysis society. 22nd North American Meeting. (2011)

    Google Scholar 

  • Schütte, T.: Ablagerungs- und Alterungsverhalten wässriger Harnstofflösung bei selektiver katalytischer Reduktion von Stickoxidemissionen. Dissertation. Leuphana Universität Lüneburg (2010)

    Google Scholar 

  • Shakya, B., Sukumar, B., López-De, J.Y., Markatou, P.: The effect of Pt:Pd ratio on heavy-duty diesel oxidation catalyst performance: an experimental and modeling study. SAE Int. J. Engines 8(3) (2015). SAE paper 2015-01-1052

    Google Scholar 

  • Tang, W., Chen, B., Hallstrom, K., Wille, A.: Aftertreatment pathways to meet China HDD emissions regulation. SAE paper 2016-01-0687. (2016)

    Book  Google Scholar 

  • Tinschmann, G., Thum, D., Schlueter, S., Pelemis, P., Stiesch, G.: Sailing towards IMO tier III – exhaust aftertreatment versus engine-internal technologies for medium speed diesel engines. Cimac Congress 2010. Paper 274. CIMAC, Bergen (2010)

    Google Scholar 

  • Tronconi, E., Nova, I., Ciardelli, C., Chatterjee, D., Bandl-Konrad, B., Burkhardt, T.: Modelling of an SCR catalytic converter for diesel exhaust after treatment: dynamic effects at low temperature. Catylsis Today 105, 529–536 (2005)

    Article  Google Scholar 

  • Trovarelli, A.: Catalytic Properties of Ceria and CeO2-Containing Materials. Catalysis Review, Science and Engineering, 38, 1996 – Issue 4, S. 439–520, 2006

    Google Scholar 

  • Twigg, M.V.: Haren Gandhi 1941–2010: contributions to the development and implementation of catalytic emissions control systems. Platinum Met. Rev. 55(1), 43–53 (2011)

    Article  Google Scholar 

  • Wettstein, R.: Wärtsilä air emission solutions. Mare forum – blue shipping summit 2011. Athens (2011). http://old.mareforum.com/Blue_Shipping_Summit_Presentations_2011.htm

    Google Scholar 

  • Williams, J.L.: Monolith structures, materials, properties and uses. Catal. Today 69, 3–9 (2001)

    Article  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. MAN Truck & Bus AG, Nürnberg, Deutschland

    Dr.-Ing. Peter Eckert

  2. IAV GmbH, Berlin, Deutschland

    Dr.-Ing. Sebastian Rakowski

Authors
  1. Dr.-Ing. Peter Eckert
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Dr.-Ing. Sebastian Rakowski
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Peter Eckert .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. Tettnang, Germany

    Günter P. Merker

  2. AVL List GmbH, Graz, Austria

    Rüdiger Teichmann

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2019 Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature

About this chapter

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this chapter

Eckert, P., Rakowski, S. (2019). Nachmotorische Schadstoffreduktion. In: Merker, G., Teichmann, R. (eds) Grundlagen Verbrennungsmotoren. ATZ/MTZ-Fachbuch. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-23557-4_36

Download citation

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation