theoretische Frage zum Kat
Hallo Motortalk-ler,
als ich letztens mal so in alten Unterlagen stöberte kam mir ein Bild unter die Finger, unzwar das eines exemplarischen Motors mit Katalysator. Grafisch ist dargestellt, dass die Abgase aus dem Motor durch den Katalysator ins Endrohr wandern. Jetzt ist dick vor dem Katalysator eine Regelsonde eingezeichnet und nach dem Kat eine Monitorsonde, beide verbunden mit der Motorsteuerung. So ist es ja auch üblich.
Meine Überlegung war nun, ob es nicht möglich ist, den Katalysator mit nur einer Sonde zu betreiben. Diese Überlegung begründet sich wie folgt:
Der Kat löst ja eine chemische Reaktion aus (oder beschleunigt sie) bei dem die schädl. NOx Bestandteile in Wasser und CO² umgewandelt werden. Die Regelsonde bestimmt nun das Gemisch, damit Lambda annährend 1 -> beste Katalysatorwirkung. Monitorsonde kontrolliert Anhand zusammensetzung von Abgas den Arbeitsvorgang.
Frage:
Ist es nicht möglich, den Katalysator nur mit der Monitorsonde zu betreiben? Wenn ich weiß, welche chemischen Reaktionen im Kat stattfinden und wie das Endergebnis aussehen muss, reicht es mir doch, das Endprodukt Wasser+CO² zu betrachten, da muss ich doch nicht wissen, was vor dem Kat passiert, oder?
Würde mich in dieser Hinsicht gerne mal vernünftig belehren lassen, warum es ausgerechnet 2 Sonden sein müssen.
Beste Antwort im Thema
Zitat:
Original geschrieben von Caravan16V
Der KAT ist in der Summe seiner Wirkungsweisen quasi eine Black Box.Zitat:
Original geschrieben von tacvbo
Ich hab immer noch nicht ganz gecheckt, warum der Kat unbedingt eine Regelsonde und eine Kontrollsonde (Monitorsonde) brauch, wenn doch die Kontrollsonde aufgrund von bekannten Kat-Parametern die Gemischregulierung vornehmen kann...
Im Katalysator sind saure Aluminiumoxide und/oder Zeolithe, welche unverbrannte Kohlenwasserstoffe zwischenspeichern. Ceroxide speichern hingegen Sauerstoff. Mit nur einer Nachkatsonde bekommst du lediglich ein zeitlich gefiltertes Signal, wieviel Sauerstoff gerade in den letzten paar Zyklen war. Die Vorkat-Sonde sieht das hingegen zeitnah und so kann die Motorsteuerung viel schneller und damit präziser regeln.
Im Detail am Beispiel: Luftmasse gerade 100g/s, Steuergerät fordert Lambda = 0.98 (fett) an. Schaut ins Kennfeld, findet eine Einspritzdauer von 10 ms. Spritzt 10ms ein, die Lambdasonde meldet aber "mager" als Sprungsonde bzw. 1.02 als Breitbandsonde. Also wird der Kurzzeittrim um 1-2% nach oben korrigiert und dann 10ms + 2% eingespritzt. Dadurch geht mehr Kraftstoff rein und es wird wieder geschaut, dass das Lambda endlich passt. Der Sauerstoffüberschuss aus dem letzten Fehlversuch wird temporär durch Ceroxid zwischengespeichert und in den nun folgenden Fettzyklen abgebaut. War dieser Zyklus tatsächlich fett, so baut sich gespeicherter Sauerstoff im Kat ab und es wird Kohlenwasserstoff absorbiert. Ist der Sauerstoffspeicher leer und/oder der Kohlenwasserstoffspeicher voll, so wird wieder auf mager umgestellt. Daher schwingt jede Lambdaregelung um Lambda=1 herum.
Ist der Katalysator ausgeglüht und der Sauerstoff kommt ungespeichert und zu schnell durch, so sieht die Monitorsonde diesen und kann dann den Fehler P0420 "catalyst efficiency below threshold " setzen. Du hast eine große Schwingung vor Kat und eine stark gedämpfte nach diesem. Zudem überwachen sich die Sonden gegenseitig und der Motor kann sicher sein, dass das Gemisch und damit die Abgastemperatur stimmt. Bei 200PS aus 2l nicht ganz unwichtig für Turbolader und Auslassventile.
Daher sieht man Fehler in der Gemischbildung wie Falschluft, undichte Turbolader oder Risse im Krümmer zuerst an den Adaptionswerten, denn diese sind ein Lernwert der Lambdaregelung. Stark positiv bedeutet, es muss praktisch mehr Kraftstoff rein wie im Kennfeld theoretisch erwartet worden ist, stark negativ ists genau umgekehrt.
Wenn ein einprägsames Beispiel hilfreich ist: Schmeiss aus einem Unternehmen alle "Controller" (Vorkatsonde) raus. Spart Geld, ne Menge sogar. Allerdings merkt dann der Vorstand erst beim Quartalsbericht (Nachkat), wenn was nicht ganz so läuft wie erwartet.
157 Antworten
@bbbbbbbb
Ja, gleiches Thema. Speicherkomponente für Stickoxide ist Bariumoxid (bzw. Bariumcarbonat), was sich "beladen" in Bariumnitrat umwandelt. Siehe http://www.vbt.uni-karlsruhe.de/index.pl/themen/nox_speicherkat ... betrifft sowohl Diesel als auch echte Magermix-Benziner.
Mit Schwefel bzw. Schwefelsäure wird aus Bariumoxid das Bariumsulfat. Bariumsulfat ist u.a. einer der gängigen Partikel in weißer Wandfarbe, chemisch vollständig "tot". Da es keinen schwefelfreien Kraftstoff gibt (außer vollsynthetischen, aber den will keiner bezahlen) ist es nur die Frage wann der verschlissen ist, nicht ob.
Was so ein Serien- Kat ausmacht sieht man hier:
http://www.ilmotorsport.de/.../get_documents.php5?...
Wenn man den Serien- KAT mit dem 200-Zeller vergleich sieht man auch, was für ein Schrott die Industrie mit Hilfe der EU einem aufzwingen will.
Man beachte die Zugeürgten Abgaskanäle.
Zitat:
Original geschrieben von GaryK
@bbbbbbbbJa, gleiches Thema. Speicherkomponente für Stickoxide ist Bariumoxid (bzw. Bariumcarbonat), was sich "beladen" in Bariumnitrat umwandelt. Siehe http://www.vbt.uni-karlsruhe.de/index.pl/themen/nox_speicherkat ... betrifft sowohl Diesel als auch echte Magermix-Benziner.
Mit Schwefel bzw. Schwefelsäure wird aus Bariumoxid das Bariumsulfat. Bariumsulfat ist u.a. einer der gängigen Partikel in weißer Wandfarbe, chemisch vollständig "tot". Da es keinen schwefelfreien Kraftstoff gibt (außer vollsynthetischen, aber den will keiner bezahlen) ist es nur die Frage wann der verschlissen ist, nicht ob.
Danke für die Antwort. Aber vermutlich gilt das nicht für per Adblue (Harnstoff) regenerierte Kats, oder?
Adblue arbeitet komplett anders. Der NOx Speicherkat erlaubt zuerst eine magere Verbrennung, das gebildete NOx wird eingelagert und in einem kurzen, aber heftigen Reduktionszyklus zu Stickstoff reduziert.
Bei Adblue hast du diese Redox Zyklen nicht. Harnstoff zerlegt sich am Kat zu Ammoniak, dieses reagiert mit adsorbiertem NOx zu N2 und H2O. Diese Art der Entstickung wird seit 30 Jahren in Kraftwerken angewendet. Diese Art von Kat hat übrigens einen kleinen Schönheitsfehler: Ammoniak plus kurzkettige Alkane kann in Gegenwart von Stickoxid leider Nitrosamine bilden. ppb Bereich, aber die Dinger sind scheissengiftig. Bei Kraftwerken werden solche Nitrosamine überwacht, dabei sind die Entstickungsanlagen durch leidlich konstante Betriebsbedingungen gut einstellbar.
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Gary, Dein präzises Fachwissen im Bereich Physik überrascht mich immer wieder. 😰
Physik überrascht mich auch. Der Rest ist Chemie, genauer gesagt heterogene Katalyse und damit verdiene ich u.a. meine Brötchen.
weil`s grad so schön passt...
Ich hab einen LKW mit Ad Blue, da ist irgendwas defekt, am Abgasrohr ist so `nen dicker Klumpen weißes Zeug, ist das irgendwie gefährlich od. kann ich das abkärchern?
Kärcher. Adblue ist Harnstoff, nix gefährlich.