Techniek
Opgericht door Léon Speek op 11 januari 2010. Deze groep heeft nu 23 leden. 
Log in op het kennisplatform om lid te worden van deze groep.
Uitlaatgas
Brandstoffen bestaan in feite uit koolwaterstofverbindingen. Door de verbranding met de in de lucht aanwezige zuurstof komen chemische reacties tot stand. Daardoor worden nieuwe verbindingen gevormd.
Bij een volledige verbranding van de brandstof ontstaan de volgende verbindingen, die als hoofdbestanddelen gezien kunnen worden.
• Kooldioxide (CO2Scheikundige naam voor Kooldioxide)
• Waterdamp (H2O)
• Stikstof (N2)
Omdat de brandstof in de motor in praktijk echter niet volledig verbrandt, ontstaan behalve CO2Scheikundige naam voor Kooldioxide, H2O en N2 nog meer verbindingen, die als bijkomende bestanddelen worden genoemd:
• Koolmonoxide (COScheikundige naam voor Koolmonoxide)
• Stikstofoxide (NOxVerzamelnaam voor stikstofoxiden)
• Onverbrande koolwaterstoffen (HC Scheikundige naam van brandstof (HydroCarbon=Koolwaterstof))
De bijkomende bestanddelen vormen de schadelijke stoffen, waarop de aandacht van de wetgeving m.b.t. uitlaatgassen met name gericht is.
Koolmonoxide (CO)
CO ontstaat bij een onvolledige verbranding als gevolg van een tekort aan lucht. Het aandeel van koolmonoxide neemt toe als het lucht/brandstof-mengsel rijker is. Koolmonoxide kan ook in geringe mate bij luchtoverschot worden gevormd als het lucht/brandstof-mengsel niet homogeen is.
Onverbrande koolwaterstoffen (HC)
HC ontstaan tijdens een onvolledige verbranding bij een zeer rijk mengsel of zeer arm mengsel.
Stikstofoxide (NOx)
NOx ontstaan vooral bij zeer hoge temperaturen in de verbrandingsruimte en bij een hoog zuurstofgehalte.
Bij een motor op bedrijfstemperatuur bedraagt het aandeel van CO, HC en NOx (voor het katalysatorproces) bij een gemiddelde motorbelasting ca. 1% van de totale uitlaatgashoeveelheid.
Maatregelen voor het verminderen van schadelijke stoffen
Bij de maatregelen voor het verminderen van schadelijke stoffen wordt onderscheid gemaakt tussen:
• motorinterne reductie van schadelijke stoffen
• Nabehandeling uitlaatgas
Bij de motorinterne reductie van schadelijke stoffen worden reeds bij de verbranding van brandstof ontstane emissie tot een minimum beperkt. Voorbeelden van maatregelen hiertoe zijn:
• een optimale vorm van de verbrandingsruimte
• een optimaal aanzuigsysteem (ter verbetering van de mengselvorming)
• toepassing van uitlaatgasrecirculatiesystemen
• optimale brandstofverneveling (bijvoorbeeld door een hoge brandstofdruk bij de directe inspuiting)
• optimale motorregelsystemen
Bij de nabehandeling van uitlaatgas worden katalysators en filters in het uitlaatgaskanaal toegepast, die achteraf de schadelijke stoffen eruit filteren resp. in onschadelijke stoffen omzetten.
Diesel-oxidatiekatalysator
| De diesel-oxidatiekatalysator is vlakbij de motor gemonteerd in de uitlaatlijn, om snel op bedrijfstemperatuur te zijn. De diesel-oxidatiekatalysator vermindert de HC- en CO-emissies en in geringe mate ook de roetuitstoot. Deze uitlaatgasbestanddelen zet de katalysator om in H2O en CO2. Bijzondere uitvoeringen van de katalysator maken het mogelijk tegelijkertijd NOx met HC en CO te reduceren, waarbij het omzetten van NOx wordt beperkt tot 5 tot 10%. |
Drieweg katalysator
Oxidatie
Voor de omzetting van HC en CO is net als bij de oxidatiekatalysator een arm lucht/brandstof-mengsel (lambda > 1) nodig om het voor de oxidatie benodigde zuurstofgehalte in het uitlaatgas te behouden:
- CO wordt geoxideerd tot CO2 (O2 wordt verbruikt),
- HC-verbindingen worden geoxideerd tot CO2 en H2O.
Reductie
Voor de omzetting van NOx is CO nodig. Hiervoor moet het lucht/brandstof-mengsel rijk worden gemaakt (lambda < 1). Bij de reductie wordt NOx in N2 omgezet.
NOx wordt gereduceerd tot N2 (er komt zuurstof O2 vrij). De door de reductie van NOx vrijgekomen O2 is voldoende om de nog resterende hoeveelheden HC en CO bijna volledig tot CO2 ren H2O te oxideren.
Afhankelijk van de bedrijfstemperatuur zet de katalysator tot 98% van NOx, CO en HC in het gebied lambda = 0,995 ... 1,005 in de genoemde onschadelijke stoffen om.
Lambdaregeling
Zoals hiervoor beschreven, is voor de omzetting van de schadelijke stoffen HC en CO een arm en voor de omzetting van NOx een rijk lucht/brandstof-mengsel nodig. Een eenvoudige aansturing is in dit geval niet voldoende. De mengselvorming moet in een regelcircuit worden gecontroleerd. Bij eenvoudige systemen bevindt zich hiervoor een lambdasonde in het uitlaatgaskanaal, die voor de 3-wegkatalysator is aangebracht.
De lambdasonde registreert het zuurstofgehalte in het uitlaatgas, zet dit om in een elektrisch signaal en stuurt dit naar de motorregelmoduul door. Op basis van dit signaal kan de motorregelmoduul de in te spuiten brandstofhoeveelheid verhogen en verlagen, zodat er een overeenkomstig arme of rijke lucht/brandstof-mengselvorming.wordt verkregen.
Bij een moderne lambdaregeling wordt een tweede lambdasonde toegepast, die achter de 3-weg katalysator wordt aangebracht. Deze achterste lambdasonde controleert het nog resterende zuurstofgehalte na de katalysator.
Bron(nen)
