NOx-Reduzierungstechnik
NOx entsteht unter anderem, wenn der Sauerstoff und der Stickstoff der Luft in einer Umgebung mit hoher Temperatur eine Reaktion miteinander eingehen. Dieselmotoren arbeiten mit hohen Verdichtungsverhältnissen und mageren Kraftstoffgemischen. Dies hat eine sauerstoff- und stickstoffreiche Atmosphäre im Brennraum zur Folge, die zur NOX-Bildung führt.
Durch Rückführung eines Teils der Abgase in den Verbrennungsraum (Abgasrückführung, AGR) wird die Menge an überschüssiger Luft reduziert, sodass ein Zustand mit weniger verfügbaren Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen geschaffen wird, die sich in einer chemischen Reaktion zu NOx verbinden können. Eine Abgasrückführung kann auf verschiedene Arten erzielt werden.
Interne AGR
Die einfachste Methode besteht darin, entweder das Auslassventil während des Ansaugtaktes oder das Einlassventil während des Auslasstaktes kurz zu öffnen. Beide Methoden können durch einfache Modifikation der Nockenwelle realisiert werden, haben jedoch den Nachteil, dass sie nicht deaktiviert werden können. Dies bedeutet, dass die AGR immer arbeitet, unabhängig von der Motorlast und -drehzahl. Die interne, nicht gesteuerte AGR hat in einigen Motorbetriebspunkten einen geringen Nachteil hinsichtlich der Drehmomentannahme, die von optimierten Nockenwellenprofilen abhängt.
Geregelte interne AGR
Eine weitere iAGR-Methode besteht in der elektronischen Steuerung des Öffnungspunktes des Auslassventils. Der Auslassventilhub für die AGR wird durch hydraulische Verbindung mit dem Einlassnocken realisiert. Mithilfe eines Magnetventils kann die Verbindung unterbrochen werden, wodurch die AGR deaktiviert ist. Der Vorteil ist, dass dieses System vom Motormanagement-System gesteuert wird, ohne den Nachteil gekühlter externer AGR, korrosive Stoffe zu erzeugen. Weitere Vorteile sind ein verbessertes Fahrverhalten und ein schnelleres Ansprechverhalten des Motors. Das System wird überwiegend in Hochleistungsmotoren eingesetzt, wie beispielsweise für Traktoren, Förderzeuge und Baumaschinen.
Gekühlte AGR
Eine dritte AGR-Methode besteht darin, eine definierte Abgasmenge durch einen externen Kühler zu leiten und anschließend über ein Klappenventil in das Verbrennungssystem zurückzuführen. Diese Methode wird als externe, gekühlte AGR bezeichnet. Das System ermöglicht eine höhere Leistungsdichte und bessere Drehmomentsteuerung, da das Schaltventil elektronisch über das Motormanagement-System gesteuert werden kann (Festlegung der AGR-Menge). Durch Rückführung gekühlter Abgase wird die Brennraumtemperatur herabgesetzt, was wiederum zu einer höheren Leistungsdichte führt. Nachteile sind höhere Kühlungsanforderungen und, was noch wichtiger ist, die Umwandlung von Schwefel aus dem Kraftstoff zu korrosiver Schwefelsäure. Auch deshalb fordern für diese Lösung alle Motorenhersteller von hochdrehenden Dieselmotoren die Verbreitung von schwefelfreiem Dieselkraftstoff. Zur Vermeidung von Korrosion verwendet DEUTZ speziell geeignete Materialien.
