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A. Pukl:
"Einfluss von Kraftstoff-Luft-Verhältnis und Sekundärlufteinblasung auf Abgasemission und Katalysatoranspringtemperatur an einem Hochleistungsottomotor";
Supervisor: B. Geringer, G. Prochazka, P. Maier; E 315 Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau, 2006.

Die Anstrengungen die ein Automobilhersteller unternehmen muss, um die gesetzlich vorgeschriebenen Abgasgrenzwerte für limitierte Schadstoffkomponenten wie HC, CO und NOx zu unterschreiten, sind in den letzten Jahren stark angestiegen. Mit jeder neuen Abgasnorm müssen die Schadstoffkomponenten in ihrer Konzentration annähernd halbiert werden.

Um diese Grenzwerte deutlich zu unterschreiten muss vor allem die Kaltstartphase des Motors genau untersucht werden, da in ihr 90% der Gesamtemissionen des ECE-Zyklus entstehen. Es ergibt sich also ein großes Reduktionspotential in dieser Phase. In dieser Diplomarbeit wird der Einfluss unterschiedlicher Kaltstartstrategien auf die HC-Emission und die Katalysatoranspringtemperatur untersucht.

Der Ansatz der Sekundärlufteinblasung verfolgt das Ziel den Katalysator so schnell wie möglich auf seine Betriebstemperatur zu bringen. Erreicht wird dies durch eine Zündwinkelspätverstellung und eine Gemischanfettung, wodurch eine stark exotherme Nachreaktion im Abgassystem eingeleitet wird. Als zweiter Ansatz wird der Magerbetrieb des Motors und sein Potential in der Kaltstartphase untersucht. Bei dieser Strategie wird versucht die Rohemissionen durch Luftüberschuss abzusenken, allerdings verlängert sich die Zeit bis der Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht hat.

Um die Vorteile und Nachteile der jeweiligen Strategie herauszuarbeiten wurden experimentelle Untersuchungen an einem Kaltstartwagen mit einem schnellen HC-Messgerät bei unterschiedlichen Sekundärluftpumpenlauftzeiten, unterschiedlichem Motorlambda und dem definierten Magerbetrieb durchgeführt. Die Katalysatoranspringtemperatur wurde mit zwei Mantelthermoelementen im Katalysator bestimmt. Zusätzlich wurde das Abgaskrümmerrohr des ersten Zylinders mit mehreren Temperaturmessstellen in der Mitte des Rohrquerschnittes aufgebaut, um die Abgastemperatur vom Auslassventil bis zum Katalysator für die beiden Kaltstartstrategien zu untersuchen und vorhandenes Potential aufzuzeigen.

Abschließend wurde noch ein thermodynamisches Modell des Abgaskrümmers entwickelt. Die Einflüsse der Sekundärluft sollen hier schnell dargestellt werden können.