Nachhaltigkeit definiert eine wichtige Handlungsmaxime der modernen Verkehrspolitik. Diese beinhaltet unter anderem die Realisierung von umweltgerechten und verantwortungsbewussten Verkehrsreformen ohne negative Auswirkungen auf die wirtschaftliche Effizienz. Die durch Fahrzeuge verursachte Schadstoffbelastung der Luft ist eine zentrale Herausforderung; insbesondere Dieselfahrzeuge stoßen enorme Mengen des umweltschädlichen Kohlenstoffmonoxid CO2 aus. Als Reaktion auf die hierdurch entstandene Umweltbelastung wurden bereits zahlreiche Maßnahmenpakete verabschiedet. Diverse Reglementierungen, wie beispielsweise spezielle Fahrzeugtypprüfungen oder die Erhöhung der Kraftstoffqualität, sollen den Konsequenzen des erhöhten Emissionsausstoßes entgegenwirken.
Diese Arbeit zielt auf eine Gegenüberstellung und Analyse der einzelnen Faktoren, die zur Reduzierung von Schadstoffen im Dieselfahrzeug dienen (sollen). Dazu wird zunächst Entwicklung, Geschichte und Etablierung des Dieselmotors sowie der Dieselfahrzeuge betrachtet, daraufhin der Treibstoff des Dieselmotors, dessen chemischer Zusammensetzung sowie möglichen Alternativen zum Antrieb näher analysiert. Einer Auseinandersetzung mit der Abgasgesetzgebung, die unter anderem den Skandal und die Folgen der Abgasmanipulation des Automobilkonzerns VW im Jahr 2015 mitbehandelt, folgt eine konkrete Übersicht über Schadstoffe und Möglichkeiten zur Eindämmung der Emission dieser.
Moderne Dieselmotoren sind aufgrund der verbesserten Direkteinspritzung und Etablierung der Common-Rail-Technik auf dem PKW-Markt durchaus konkurrenzfähig. Aufgrund der hohen Emissionswerte ist gegenwärtig jedoch eine zunehmende Nachfrage nach batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen zu beobachten. Dieser Trend lässt sich auf ein steigendes Bewusstsein über die verehrenden Folgen der Umweltbelastung, verursacht durch die Emissionen von Automobilfahrzeugen zurückführen. Immer mehr Verbraucher achten in den verschiedensten Bereichen des privaten Konsums auf Nachhaltigkeit und besinnen sich auf ihre soziale Verantwortung für die Umwelt. Somit müssen auch die Fahrzeughersteller ihre Motorentechnik an den ökologischen Zeitgeist anpassen. Die Innovationen im Bereich der Abgasreinigung sind ein erster Schritt zu einer nachhaltig agierenden Automobilindustrie und zentraler Untersuchungsgegenstand der vorliegenden Arbeit.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Einführung und Problemstellung
1.2 Zielsetzung und Vorgehen
2 Grundlagen des Dieselmotors
2.1 Historik des Dieselmotors
2.2 Aufbau und Funktionsweise des Dieselmotors
2.2.1 Technischer Aufbau des Dieselmotors
2.2.2 Der klassische Viertaktmotor
2.3 Unterschiede von Diesel und Ottomotoren
2.3.1 Stärken des Dieselmotors
2.3.2 Stärken des Ottomotors
2.3.3 Fazit des Vergleichs von Otto- und Dieselmotoren
3 Dieselkraftstoff
3.1 Qualität und Kenngrößen von Dieselkraftstoff
3.2 Additive zur Reduzierung von Emissionswerten
3.3 Biodiesel
4 Abgasgesetzgebung und Emissionsgesetze
4.1 Umweltpolitische Maßnahmen: Umweltzonen & Umweltplaketten
4.2 Fallbeispiel: VW Abgasskandal
5 Schadstoffe von Dieselmotoren
5.1 CO2 Emission/ Kohlendioxid
5.2 Nox Emission/ Stickoxide
5.3 Partikel
6 Faktoren zur Reduzierung von Emissionswerten bei Dieselfahrzeugen
6.1 NOX- Speicherkatalysator
6.1.1 Die NOx- Speicherung
6.2 Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden
6.3 Dieselpartikelfilter DPF
6.3.1 Der geschlossene Partikelfilter
6.3.2 Der offene Partikelfilter
6.4 Diesel- Oxidationskatalysator
6.4.1 Senkung der Co- und HC-Emission
6.4.2 Reduktion der Partikelmasse
6.4.3 Oxidation von NO zu NO2
6.4.4 Katalytischer Brenner
6.4.5 Struktureller Aufbaus des Oxidationskatalysators
6.5 Abgasrückführsystem
6.5.1 Hochdruck AGR
6.5.2 Niederdruck AGR
6.6 Evaluation der Faktoren zur Reduzierung von Emissionswerten
7 Fazit
7.1 Zusammenfassung
7.2 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Projektarbeit analysiert und evaluiert die technischen Faktoren zur Reduzierung von Schadstoffemissionen bei Dieselfahrzeugen. Ziel ist es, die Wirksamkeit verschiedener Abgasnachbehandlungssysteme sowie innermotorischer Maßnahmen im Kontext aktueller Abgasnormen und gesetzlicher Anforderungen kritisch zu untersuchen.
- Grundlagen des Dieselmotors und Vergleich mit dem Ottomotor
- Anforderungen an moderne Dieselkraftstoffe
- Politische Rahmenbedingungen und Abgasgesetzgebung (u.a. Fallbeispiel VW-Abgasskandal)
- Technische Verfahren zur Abgasreinigung (NOx-Speicherkatalysator, SCR-Systeme, Partikelfilter)
- Evaluation innermotorischer Maßnahmen wie der Abgasrückführung (AGR)
Auszug aus dem Buch
6.3.1 Der geschlossene Partikelfilter
Der Aufbau von Dieselpartikelfilter ist komplexer als Katalysatortechniken. Insbesondere aufgrund der benötigten Regeneration des Filters. Auf den Prozess der Regeneration wird im Verlauf des Kapitels noch genauer eingegangen. Wie bereits in der Einleitung erwähnt, bestehen die Partikelfilter aus Keramik. Bei einem geschlossenen Aufbau strömt das gesamte Abgas durch die Porenwände des Filters. Die keramischen Filter sind besonders Vorteilhaft in Bezug auf deren Speicherkapazität. Sie verfügen über einen Rückhaltegrad von mehr als 95%.
Diese sind Wabenkörper aus Cordierit oder Siliziumkarbid. Die Filter verfügen über quadratische Eingangs- und Ausgangskanäle. Die Kanalwände sind um die 300 bis 400 μm. Diese parallel verlaufenden Kanäle sind an den gegenüberliegenden Seiten mittels Keramikstopfen verdichtet. Dementsprechend strömt das Abgas durch die porösen Keramikwände hindurch. Hierbei bleiben die Rußpartikel an der inneren Seite der Keramikwände haften.
Im Verlauf der Beladung des Filters bildet sich an den Kanaloberflächen eine Rußschicht. Diese bietet eine effektive Oberflächenfilterung für die darauffolgende Betriebsphase. Es sollte jedoch nicht zu einer exzessiven Beladung der Oberfläche kommen. Die Innovation des sogenannten Octosquaresubstrat besteht aus größeren achteckigen Eingangskanälen und jeweils kleineren quadratischen Ausgangskanälen. Mittels der großen Eingangskanäle kann das Speichervermögen des Partikelfilters deutlich erhöht werden.
Der Partikelfilter speichert unteranderem Asche, nicht brennbare Rückstände aus Motoröl und Additivasche. An dieser Stelle erfolgt eine Beschreibung des offenen Partikelfilters.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Einführung in die Thematik der Schadstoffbelastung durch Dieselfahrzeuge und Definition der Projektzielsetzung.
2 Grundlagen des Dieselmotors: Historischer Abriss sowie Darstellung des technischen Aufbaus und Funktionsprinzips des Dieselmotors im Vergleich zum Ottomotor.
3 Dieselkraftstoff: Untersuchung der chemischen Kenngrößen von Dieselkraftstoff sowie alternativer Kraftstoffe wie Biodiesel und Additiven.
4 Abgasgesetzgebung und Emissionsgesetze: Analyse des rechtlichen Rahmens und der Umweltpolitik, inklusive einer Fallstudie zum VW-Abgasskandal.
5 Schadstoffe von Dieselmotoren: Beschreibung der bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffe und deren Auswirkungen auf Mensch und Umwelt.
6 Faktoren zur Reduzierung von Emissionswerten bei Dieselfahrzeugen: Detaillierte Untersuchung technischer Lösungen wie Katalysatoren, Partikelfilter und Abgasrückführung zur Schadstoffminimierung.
7 Fazit: Zusammenfassende Bewertung der untersuchten Technologien und Ausblick auf zukünftige Forschungsnotwendigkeiten.
Schlüsselwörter
Dieselmotor, Emissionsreduzierung, Schadstoffe, Abgasnachbehandlung, NOx-Speicherkatalysator, SCR-Verfahren, Dieselpartikelfilter, Abgasrückführung, Umweltgesetzgebung, Umweltschutz, Verbrennungsmotor, Rußpartikel, Motortechnik, Stickoxide, Nachhaltigkeit.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Projektarbeit beschäftigt sich mit der Evaluation technischer Faktoren und Systeme, die dazu beitragen können, die Emissionswerte von Dieselfahrzeugen effektiv zu reduzieren.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Zu den zentralen Themen gehören die Motorentechnik, Kraftstoffeigenschaften, die Entwicklung der Abgasgesetzgebung, gesundheitliche Auswirkungen von Abgasen sowie technische Lösungsansätze wie Katalysatoren und Partikelfiltersysteme.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das primäre Ziel ist die Analyse und Gegenüberstellung verschiedener technischer Maßnahmen zur Schadstoffreduzierung, um deren Einfluss auf die Emissionsbilanz von Dieselfahrzeugen zu bewerten.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird ein systematischer, analytischer Ansatz gewählt, bei dem auf Basis von Sekundärliteratur die relevanten Bauteile und Verfahren der Abgasnachbehandlung sowie innermotorische Maßnahmen beschrieben und evaluiert werden.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil konzentriert sich auf die detaillierte Untersuchung spezifischer Faktoren, wie den NOx-Speicherkatalysator, das SCR-Verfahren, verschiedene Partikelfilter-Typen, Oxidationskatalysatoren und Abgasrückführungssysteme.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Dieselmotor, Emissionsminderung, Abgasnachbehandlung, NOx-Reduktion, Schadstoffe und Umweltnormen charakterisieren.
Welche Rolle spielt die Abgasrückführung (AGR) in modernen Systemen?
Die Abgasrückführung dient als innermotorische Maßnahme zur Senkung der Verbrennungstemperatur, wodurch die Entstehung von Stickoxiden bereits bei der Verbrennung minimiert wird.
Welchen Einfluss hatte der VW-Abgasskandal auf die Bewertung von Emissionskontrollen?
Der Skandal verdeutlichte die Diskrepanz zwischen Prüfstandwerten und realen Emissionswerten, was den Bedarf an strengeren Kontrollen und technischen Innovationen in den Fokus der Forschung rückte.
- Arbeit zitieren
- Sven Müller (Autor:in), 2016, Faktoren zur Reduzierung von Emissionswerten bei Dieselfahrzeugen. Betrachtung und kritische Bewertung von Möglichkeiten, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/371045
