Maschinenbau

Abgasreinigungssystem | Beschreibung, Komponenten und Fakten

Emissionskontrollsystem in Kraftfahrzeugen bedeutet, dass die Abgabe schädlicher Gase aus dem Verbrennungsmotor und anderen Komponenten begrenzt wird. Es gibt drei Hauptquellen für diese Gase: das Motorabgas, das Kurbelgehäuse sowie den Kraftstofftank und den Vergaser. DasAuspuffrohr mündet verbrannt und unverbrannter Kohlenwasserstoffe , Kohlenmonoxid , Oxide von Stickstoff und Schwefel , und Spuren von verschiedenen Säuren , Alkohol und Phenolen . DasDas Kurbelgehäuse ist eine sekundäre Quelle für unverbrannte Kohlenwasserstoffe und in geringerem Maße für Kohlenmonoxid. Im Kraftstofftank und (in älteren Autos) derVergaser , Kohlenwasserstoffe , die aus kontinuierlich verdampft werden Benzin bilden einen kleinen , aber nicht unbedeutenden Faktor bei Verschmutzung. Eine Vielzahl von Systemen zur SteuerungEmissionen aus all diesen Quellen wurden entwickelt.

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Im Kurbelgehäuse - dem Teil des Motorblocks unterhalb der Zylinder, in dem sich die Kurbelwelle befindet - werden ausgetretene Verbrennungsgase mit Belüftungsluft kombiniert und zum Nachbrennen im Brennraum zum Ansaugkrümmer zurückgeführt. Das Gerät, das diese Funktion ausführt, wird als positives Kurbelgehäuseentlüftungsventil oder PCV-Ventil bezeichnet.

Zur Kontrolle der Abgasemissionen, die für zwei Drittel der gesamten Motorschadstoffe verantwortlich sind, werden zwei Arten von Systemen verwendet: die Luftinjektionssystem und Abgasrückführungssystem (AGR). Bei der AGR wird ein bestimmter Teil der Abgase zurück zum Zylinderkopf geleitet , wo sie mit dem Kraftstoff-Luft-Gemisch kombiniert werden und in den Zylinderkopf gelangenBrennkammer . Die umgewälzten Abgase dienen dazu, die Verbrennungstemperatur zu senken, was eine geringere Produktion von Stickoxiden als Verbrennungsprodukte begünstigt (wenn auch mit einem gewissen Verlust des Motorwirkungsgrads). In einem typischen Lufteinspritzsystem spritzt eine motorgetriebene Pumpe Luft in den Abgaskrümmer, wo sich die Luft bei einer hohen Temperatur mit unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid verbindet und den Verbrennungsprozess tatsächlich fortsetzt. Auf diese Weise wird ein großer Prozentsatz der Schadstoffe, die früher durch das Abgassystem abgegeben wurden, verbrannt (allerdings ohne zusätzliche Stromerzeugung).

Ein weiterer Bereich für zusätzliche Verbrennung ist der Katalysator , bestehend aus einer isolierten Kammer mit Keramikpellets oder einer Keramikwabenstruktur, die mit einer dünnen Metallschicht wie Platin und Palladium beschichtet ist. Während die Abgase durch die gepackten Perlen oder die Waben geleitet werden, wirken die Metalle als Katalysatoren , um die Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide im Abgas zu veranlassen, sich in Wasserdampf, Kohlendioxid und Stickstoff umzuwandeln . Diese Systeme sind nicht vollständig wirksam: Während des Aufwärmens sind die Temperaturen so niedrig, dass Emissionen nicht katalysiert werden können. Das Vorheizen des Katalysators ist eine mögliche Lösung für dieses Problem. Beispielsweise können die Hochvoltbatterien in Hybridautos genug Strom liefern, um den Konverter sehr schnell aufzuheizen.

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In the past, gasoline fumes evaporating from the fuel tank and carburetor were vented directly into the atmosphere. Today those emissions are greatly reduced by sealed fuel-tank caps and the so-called evaporative control system, the heart of which is a canister of activated charcoal capable of holding up to 35 percent of its own weight in fuel vapour. In operation, fuel-tank vapours flow from the sealed fuel tank to a vapour separator, which returns raw fuel to the tank and channels fuel vapour through a purge valve to the canister. The canister acts as a storehouse; when the engine is running, the vapours are drawn by the resultant vacuum from the canister, through a filter, and into the combustion chamber, where they are burned.

Verbesserungen in der Verbrennungseffizienz werden durch computerisierte Kontrolle über den gesamten Prozess der Verbrennung bewirkt. Diese Steuerung gewährleistet den effizientesten Betrieb der oben beschriebenen Systeme. Darüber hinaus sorgen computergesteuerte Kraftstoffeinspritzsysteme für präzisere Luft-Kraftstoff-Gemische, was zu einer höheren Verbrennungseffizienz und einer geringeren Schadstoffbildung führt.