Die Emission von Benzol und anderen Kohlenwasserstoffen im Abgas von Ottomotoren und ihre Beeinflussung durch katalytische Abgasnachbehandlung

Dissertation / Doktorarbeit von Heiner Grimm

Einleitung:

Die Abhängigkeit der Emissionen einzelner Kohlenwasserstoffe aus Ottomotoren, vornehmlich des Benzols, vom verwendeten Gemischbildner, Kraftstoff und Betriebspunkt sowie von einem nachgeschalteten Abgaskatalysator wird untersucht. Der Einfluss des Gemischbildners ist vornehmlich auf unterschiedliche Luftverhältniszahlen zurückzuführen.

Der spezifische Einfluss der im Kraftstoff enthaltenen Kohlenwasserstoffe auf die Benzolemission sinkt in der Reihenfolge Benzol, Alkylbenzole, Olefine u. Paraffine um jeweils eine Größenordnung. Die Einflüsse der einzelnen Kraftstoffbestandteile verhalten sich zueinander annähernd additiv. Dem Kraftstoff zugesetzte Bleiverbindungen beeinflussen in den üblichen Konzentrationen die Höhe der Kohlenwasserstoffemissionen nicht signifikant. Methanol als Kraftstoffzusatz beeinflusst vor allem das Luftverhältnis.

Zum Vergleich der Emissionen bei verschiedenen Betriebspunkten werden die emittierten Stoffmassen jeweils auf die verbrauchte Kraftstoffmasse bezogen. Der Leerlauf nimmt unter den untersuchten Betriebspunkten bezüglich der Kohlenwasserstoffemissionen eine Sonderstellung ein. Ansonsten werden Menge und Zusammensetzung der emittierten Kohlenwasserstoffmatrix hauptsächlich vom Luftverhältnis, in geringerem Maße von der Motorleistung bestimmt.

Ein üblicher Dreiwege-Abgaskatalysator reduziert bei stöchiometrischer Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches auch die Emissionen von Benzol und den übrigen Aromaten in zufriedenstellendem Maße. Im Luftmangelbereich wurde dagegen, vor allem bei nichtgealterten Katalysatoren, eine erhebliche Erhöhung der Benzolemission durch Nachbildung, sowohl aus Alkylbenzolen als auch aus nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen, beobachtet.

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