Technologie des modernen Verbrennungsmotors at Universität Bochum

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Was bezeichnet man als Light-off Temperatur? Wo liegt sie in etwa bei Ottomotorensystemen und wo bei Dieselmotorensystemen? Warum?

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Was ist ein Sekundärluftsystem?

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Mit welchen Edelmetallen wird die katalytisch aktive Beschichtung des 3-Wege-Katalysators

ausgerüstet? In welchem Verhältnis stehen diese drei Edelmetalle in etwa zueinander?

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Was ist die Light-Off Temperatur? 

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Was ist ein VST Lader?

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Wie viele Zylinder können maximal zu einem Abgasleitungsstrang zusammengefasst werden? Warum?

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Welche 4 Effekte wirken insgesamt bei der Aufladung und führen zu höherem Mitteldruck?

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Gegenmaßnahmen für die Alterung des Katalysators

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Welche Deaktivierungsmechanismen bei der Alterung eines Katalysators kennen Sie? Beschreiben Sie kurz, was passiert!

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Welche Funktion hat die chemische Komponente Cerium (Cer) beim Katalysator?Warum wird Cerium heute mit einem zusätzlichen Stabilisator versehen? Aus welchen Stoffen besteht dieser Cerium-Stabilisator?

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Beschreiben Sie den Aufbau, die Vor- und Nachteile eines speziellen Speicherkatalysators nur für Kohlenwasserstoffe! Aus welchen Stoffen können diese Katalysatoren aufgebaut werden?

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Was bezeichnet man beim Katalysator als „Slurry“?

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Technologie des modernen Verbrennungsmotors

Was bezeichnet man als Light-off Temperatur? Wo liegt sie in etwa bei Ottomotorensystemen und wo bei Dieselmotorensystemen? Warum?

Temperatur bei welcher der Katalysator 50% Umsatzrate aller Komponenten erreicht (Anspringtemperatur) 

Otto: 300°C 
Diesel (SCR-Kat) 170-190°C 

Je näher an Motor desto schneller ist Kat warm.

Otto:
– Motornah 10 Sekunden
– Mittlere Position 30 Sekunden
– Unterboden bis zu 100 Sekunden

Diesel dauert länger weil die Abgastemperatur viel geringer ist.

Technologie des modernen Verbrennungsmotors

Was ist ein Sekundärluftsystem?

Einblasung von Sekundärluft in den Abgasstrang, um den Katalysator schnell zu erwärmen

Mittels elektrischer Pumpe

Technologie des modernen Verbrennungsmotors

Mit welchen Edelmetallen wird die katalytisch aktive Beschichtung des 3-Wege-Katalysators

ausgerüstet? In welchem Verhältnis stehen diese drei Edelmetalle in etwa zueinander?

Platin, Palladium & Rhodium

Verhältnis?

Technologie des modernen Verbrennungsmotors

Was ist die Light-Off Temperatur? 

Temperatur des Katalysators, bei der 50% Umsatzrate in allen Komponenten erreicht wird

Technologie des modernen Verbrennungsmotors

Was ist ein VST Lader?

Variable Schieber Turbine

Bauart von Twin Scroll Ladern, bei der eine der Fluten mit einem Schieber abgedeckt oder freigegeben werden kann.

Durch noch weiteres Verschieben des Schiebers kann zusätzlich noch ein Bypass geöffnet werden, der wie ein Abgas-Waste-Gate wirkt.

Technologie des modernen Verbrennungsmotors

Wie viele Zylinder können maximal zu einem Abgasleitungsstrang zusammengefasst werden? Warum?

– Drei

– Der Zündabstand zweier aufeinander folgend auspuffender Zylinder muss etwa 240°KW sein, damit der nachfolgend auspuffende den Ersteren bei seinem Ladungswechsel nicht behindert

Technologie des modernen Verbrennungsmotors

Welche 4 Effekte wirken insgesamt bei der Aufladung und führen zu höherem Mitteldruck?

Dichteerhöhung

Liefergradsteigung

Vollständige Restgasausspülung

Ladungswechsel liefert Arbeit

Technologie des modernen Verbrennungsmotors

Gegenmaßnahmen für die Alterung des Katalysators

– Zu hohe Temperaturen vermeiden

– Ölverbrauch reduzieren

Technologie des modernen Verbrennungsmotors

Welche Deaktivierungsmechanismen bei der Alterung eines Katalysators kennen Sie? Beschreiben Sie kurz, was passiert!

– Thermisch bedingte Deaktivierung

– Trägermaterial Sinterung (Temperatur)

– Selektive Vergiftung (Blei)

– Nicht selektive Vergiftung (Öle, Ruß, Verkokung)

– Alterung/ Vergiftung der Beschichtung der Lambdasonde vor dem Kat (Kat.wirkungsgrad sinkt extrem) Lambdasonde nach dem Kat altert kaum

– Eine der Hauptursachen der Katalysatordeaktivierung ist die Atmosphäre, welcher der Katalysator ausgesetzt ist. Abgastemperaturen jenseits von 900 °C sind in der Volllast normal. Bei sehr heißen Temperaturen knüllt sich die Beschichtung zu Kügelchen.

– Deaktivierung durch Kraftstoff oder Motoröl im Abgas (größtenteils nicht reversibel)

Technologie des modernen Verbrennungsmotors

Welche Funktion hat die chemische Komponente Cerium (Cer) beim Katalysator?Warum wird Cerium heute mit einem zusätzlichen Stabilisator versehen? Aus welchen Stoffen besteht dieser Cerium-Stabilisator?

Cerium speichert Sauerstoff und gibt ihn wieder ab.

Wenn der Kat altert wird das Cerium deaktiviert, deshalb wird es zusätzlich mit seltenen Erden stabilisiert.

Technologie des modernen Verbrennungsmotors

Beschreiben Sie den Aufbau, die Vor- und Nachteile eines speziellen Speicherkatalysators nur für Kohlenwasserstoffe! Aus welchen Stoffen können diese Katalysatoren aufgebaut werden?

– Zur Reduktion von HC-Emissionen

– Die während des Kaltstarts emittierten unverbrannten Kohlenwasserstoffe werden, solange der 3-wegekat. nicht arbeitet, von einem Speicherkatalysator adsorbiert.

– Nach Anspringen des Dreiwegekatalysators werden diese wieder freigegeben und anschließend konvertiert.

Nachteile:

– Aktuell begrenzt durch die Temperaturstabilität der Speichermaterialien (weit unterhalb der Temp.stabilität des 3-Wege-Kats)

– Vorraussetzung für die Wirksamkeit des Systems ist aber, dass die Desorptionstemperatur des Speichers oberhalb der Anspringtemperatur des 3-Wege-Kats liegen damit die gespeicherten Kohlenwasserstoffe dann konvertiert werden können.

– Eingesetzer Stoff: Zeolithe

Technologie des modernen Verbrennungsmotors

Was bezeichnet man beim Katalysator als „Slurry“?

– Der katalytische Träger wird in wässriger Lösung mit einem Feststoffgehalt von 30%- 50% produziert, der so genannten Slurry.

– Die Slurry wird auf wabenförmige Monolithe beschichtet.

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