Was sind Stickoxide (NOx)?

Stickoxide, häufig mit NOx abgekürzt, sind gasförmige Verbindungen aus Stickstoff und Sauerstoff.

Die Abkürzung NOx ist ein Sammelbegriff.

Das „x“ steht dafür, dass verschiedene Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen gemeint sein können.

Im Zusammenhang mit Fahrzeugabgasen sind insbesondere wichtig:

• Stickstoffmonoxid (NO)

• Stickstoffdioxid (NO₂)

Stickoxide entstehen bei Verbrennungsprozessen unter bestimmten Bedingungen.

Im Dieselmotor werden sie vor allem durch hohe Verbrennungstemperaturen und den vorhandenen Sauerstoffüberschuss begünstigt.

Moderne Dieselfahrzeuge verfügen deshalb über mehrere technische Systeme, um die Entstehung von Stickoxiden zu beeinflussen und die verbleibenden NOx-Emissionen im Abgas zu reduzieren.

Dazu gehören unter anderem:

• Abgasrückführung, kurz AGR,

• AdBlue-System,

• SCR-Katalysator,

• NOx-Sensoren,

• Motor- und Abgassteuerung.
   

Was bedeutet die Abkürzung NOx?

NOx ist die allgemeine Bezeichnung für Stickstoffoxide beziehungsweise Stickoxide.

Die wichtigsten Verbindungen im Fahrzeugabgas sind:
 

Stickstoffmonoxid – NO

Stickstoffmonoxid entsteht bei hohen Temperaturen während der Verbrennung.

Es ist häufig ein wesentlicher Bestandteil der direkt aus dem Motor austretenden Stickoxide.
 

Stickstoffdioxid – NO₂

Stickstoffdioxid kann durch weitere chemische Reaktionen entstehen.

Es spielt bei der Abgasnachbehandlung und bei der Bewertung von Stickoxidemissionen eine wichtige Rolle.

Die Zusammensetzung des NOx-Anteils kann sich abhängig von:

• Motorbetrieb,

• Temperatur,

• Last,

• Abgasnachbehandlung

verändern.

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Wie entstehen Stickoxide im Dieselmotor?

Die Umgebungsluft besteht überwiegend aus Stickstoff und Sauerstoff.

Während der Verbrennung im Motor wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch stark verdichtet und erhitzt.

Bei hohen Temperaturen können Stickstoff und Sauerstoff miteinander reagieren.

Dadurch entstehen Stickoxide.

Die NOx-Bildung wird unter anderem beeinflusst durch:

• Verbrennungstemperatur,

• Sauerstoffkonzentration,

• Verbrennungsdauer,

• Einspritzzeitpunkt,

• Motorlast,

• Luftüberschuss,

• Abgasrückführung.

Je höher die Verbrennungstemperatur und je mehr Sauerstoff verfügbar ist, desto stärker kann die NOx-Bildung unter bestimmten Bedingungen ausfallen.

Die tatsächliche Menge hängt jedoch vom jeweiligen Motor und der Steuerungsstrategie ab.

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Warum entstehen Dieselmotoren vergleichsweise viele Stickoxide?

Dieselmotoren arbeiten häufig mit einem hohen Luftüberschuss.

Das bedeutet, dass mehr Luft beziehungsweise Sauerstoff vorhanden ist, als für die vollständige Verbrennung der eingespritzten Kraftstoffmenge theoretisch erforderlich wäre.

Diese Betriebsweise kann Vorteile bieten:

• hoher Wirkungsgrad,

• niedriger Kraftstoffverbrauch,

• hohes Drehmoment.

Sie kann jedoch die Bedingungen für die NOx-Bildung begünstigen.

Moderne Dieselmotoren nutzen deshalb eine Kombination aus motorinternen und abgasnachbehandelnden Maßnahmen.

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Welche Rolle spielt die Verbrennungstemperatur?

Die Verbrennungstemperatur ist ein wichtiger Einflussfaktor.

Bei hohen Temperaturen steigt die Wahrscheinlichkeit, dass Stickstoff und Sauerstoff miteinander reagieren.

Die Motorsteuerung kann die Verbrennung über verschiedene Parameter beeinflussen.

Dazu gehören:

• Einspritzzeitpunkt,

• Einspritzmenge,

• Ladedruck,

• Luftmasse,

• AGR-Rate.

Die Steuerung muss mehrere Ziele gleichzeitig berücksichtigen:

• Leistung,

• Verbrauch,

• Drehmoment,

• Rußbildung,

• Stickoxidbildung,

• Abgastemperatur,

• Bauteilschutz.

Eine Änderung an einem Bereich kann Auswirkungen auf andere Bereiche haben.

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Wie reduziert die Abgasrückführung NOx?

Die Abgasrückführung, kurz AGR, führt einen Teil des Abgases wieder dem Ansaugsystem zu.

Das zurückgeführte Abgas enthält weniger Sauerstoff als Frischluft.

Dadurch kann die Sauerstoffkonzentration im Brennraum verändert werden.

Die Verbrennung kann langsamer oder kühler ablaufen.

Unter geeigneten Bedingungen kann dadurch die NOx-Bildung reduziert werden.

Die AGR arbeitet somit vor allem vor beziehungsweise während der Verbrennung.

Der SCR-Katalysator arbeitet dagegen nach der Verbrennung im Abgastrakt.

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Wie reduziert das SCR-System NOx?

Das SCR-System reduziert Stickoxide nach der Verbrennung.

Dafür wird AdBlue verwendet.

AdBlue besteht aus:

• 32,5 Prozent hochreinem Harnstoff,

• 67,5 Prozent demineralisiertem Wasser.

Das Steuergerät berechnet die erforderliche Dosiermenge.

Ein Injektor spritzt AdBlue vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrom.

Durch die Wärme und weitere chemische Prozesse entsteht Ammoniak.

Im SCR-Katalysator reagiert der Ammoniak mit den Stickoxiden.

Dabei entstehen überwiegend:

• Stickstoff,

• Wasser.
   

Was ist der Unterschied zwischen AGR und SCR?

AGR und SCR reduzieren Stickoxide auf unterschiedliche Weise.

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AGR-System

Die AGR beeinflusst die Entstehung von NOx im Motor.

Ein Teil des Abgases wird wieder dem Ansaugsystem zugeführt.

Dadurch können Verbrennungstemperatur und Sauerstoffanteil verändert werden.

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SCR-System

Das SCR-System reduziert Stickoxide, die nach der Verbrennung im Abgas vorhanden sind.

Dafür werden AdBlue, Ammoniak und ein SCR-Katalysator genutzt.

Beide Systeme können gleichzeitig arbeiten.

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Was macht ein NOx-Sensor?

Ein NOx-Sensor misst die Stickoxidkonzentration im Abgas.

Je nach Fahrzeug können NOx-Sensoren:

• vor dem SCR-Katalysator,

• nach dem SCR-Katalysator

angeordnet sein.

Die Sensorwerte werden vom Steuergerät verwendet, um:

• die AdBlue-Dosierung anzupassen,

• die SCR-Wirkung zu überwachen,

• Fehler zu erkennen,

• die Abgasnachbehandlung zu regeln.

Ein NOx-Sensor ist ein komplexes Bauteil.

Viele Sensoren besitzen eine eigene Elektronik und benötigen eine korrekte Spannungsversorgung und Kommunikation.

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Warum befinden sich teilweise zwei NOx-Sensoren im Fahrzeug?

Bei vielen SCR-Systemen werden zwei Messpunkte verwendet.

Der erste Sensor kann die NOx-Menge vor dem SCR-Katalysator erfassen.

Der zweite Sensor kann die verbleibende NOx-Menge nach dem SCR-Katalysator messen.

Das Steuergerät kann die Werte vergleichen.

Dadurch kann die Wirksamkeit der NOx-Reduktion bewertet werden.

Die Messwerte helfen außerdem bei der Anpassung der AdBlue-Dosierung.

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Was passiert, wenn zu viele Stickoxide gemessen werden?

Wenn das Steuergerät eine unzureichende NOx-Reduktion erkennt, kann es:

• einen Fehler speichern,

• die Motorkontrollleuchte aktivieren,

• eine SCR-Warnung anzeigen,

• eine Restreichweite ausgeben,

• eine Leistungsbegrenzung aktivieren,

• eine Startverhinderung ankündigen.

Die genaue Reaktion ist abhängig vom Fahrzeug und der Fehlerart.

Ein hoher NOx-Wert bedeutet nicht automatisch, dass der SCR-Katalysator defekt ist.

Auch andere Ursachen sind möglich.

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Welche Bauteile können zu erhöhten NOx-Werten führen?

Mögliche Ursachen sind:

• fehlerhafte AGR-Funktion,

• defekter NOx-Sensor,

• unzureichende AdBlue-Dosierung,

• defekte AdBlue-Pumpe,

• verstopfter AdBlue-Injektor,

• Druckverlust im AdBlue-System,

• Temperaturproblem,

• beschädigter SCR-Katalysator,

• Fehler im Motorsteuergerät,

• Abgasleck.

Eine vollständige Diagnose sollte mehrere Messwerte berücksichtigen.

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Welche Auswirkungen haben Stickoxide auf die Umwelt?

Stickoxide können an verschiedenen chemischen Prozessen in der Atmosphäre beteiligt sein.

Sie können unter bestimmten Bedingungen zur Bildung von:

• bodennahem Ozon,

• sekundären Partikeln,

• weiteren Luftschadstoffen

beitragen.

Die Wirkung hängt von verschiedenen Umweltbedingungen ab.

Dazu gehören:

• Sonneneinstrahlung,

• Temperatur,

• andere vorhandene Schadstoffe,

• Luftbewegung.
   

Welche Auswirkungen können Stickoxide auf die Gesundheit haben?

Stickoxide können die Atemwege reizen.

Die Wirkung hängt unter anderem ab von:

• Konzentration,

• Dauer der Belastung,

• individueller Empfindlichkeit.

Besonders empfindliche Personen können stärker auf erhöhte Schadstoffkonzentrationen reagieren.

Die Begrenzung von NOx-Emissionen ist daher ein Bestandteil der Luftreinhaltung.

 

Warum werden NOx-Emissionen gesetzlich begrenzt?

Abgasnormen legen Grenzwerte für verschiedene Schadstoffe fest.

Die Anforderungen unterscheiden sich je nach:

• Fahrzeugklasse,

• Motorart,

• Abgasnorm,

• Zulassungszeitraum.

Moderne Abgasnachbehandlungssysteme sollen dazu beitragen, die vorgeschriebenen Emissionsanforderungen einzuhalten.

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Wie werden NOx-Emissionen gemessen?

Die Messung kann je nach Anwendung unterschiedlich erfolgen.

Im Fahrzeug werden NOx-Sensoren zur Steuerung und Überwachung eingesetzt.

Bei Prüfungen können weitere Messverfahren verwendet werden.

Die Messung hängt unter anderem ab von:

• Abgasvolumen,

• Temperatur,

• Konzentration,

• Betriebszustand.
   

Was ist der Zusammenhang zwischen NOx und Ruß?

NOx und Ruß entstehen unter unterschiedlichen Verbrennungsbedingungen.

Die Steuerung eines Dieselmotors muss häufig einen Zielkonflikt berücksichtigen.

Eine Maßnahme, die die NOx-Bildung reduziert, kann unter bestimmten Bedingungen die Rußbildung beeinflussen.

Umgekehrt kann eine Optimierung zur Verringerung von Ruß Auswirkungen auf die NOx-Bildung haben.

Moderne Motoren nutzen deshalb mehrere Systeme:

• AGR zur Beeinflussung der Verbrennung,

• DPF zur Partikelfiltration,

• SCR zur NOx-Reduktion.
   

Was ist der Unterschied zwischen NOx und CO₂?

NOx und CO₂ sind unterschiedliche Stoffe.

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NOx

NOx bezeichnet Stickoxide.

Sie entstehen unter anderem bei hohen Verbrennungstemperaturen.

Die Abgasnachbehandlung reduziert sie mit AGR und SCR.

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CO₂

CO₂ ist Kohlendioxid.

Es entsteht bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Kraftstoffe.

Der CO₂-Ausstoß hängt unter anderem vom Kraftstoffverbrauch ab.

Ein SCR-Katalysator reduziert NOx, nicht jedoch CO₂.

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Was ist der Unterschied zwischen NOx und Feinstaub?

Auch NOx und Feinstaub sind unterschiedliche Schadstoffgruppen.

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NOx

Stickoxide sind gasförmige Verbindungen.

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Feinstaub und Rußpartikel

Feinstaub besteht aus festen oder flüssigen Partikeln.

Der Dieselpartikelfilter hält hauptsächlich Rußpartikel zurück.

Ein SCR-Katalysator reduziert Stickoxide.

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Können NOx-Sensoren falsche Werte liefern?

Ja.

Ein NOx-Sensor kann durch verschiedene Ursachen fehlerhafte oder unplausible Werte liefern.

Mögliche Ursachen:

• Alterung,

• interne Elektronikfehler,

• Kabelschaden,

• Steckverbindungsproblem,

• Spannungsversorgungsfehler,

• Kommunikationsproblem,

• thermische Belastung.

Ein fehlerhafter Sensor kann zu einer falschen Bewertung der SCR-Wirkung führen.

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Wie wird ein NOx-Problem diagnostiziert?

Die Diagnose sollte nicht nur auf einem einzelnen Fehlercode basieren.

Mögliche Schritte sind:

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Fehlerspeicher auslesen

Fehlercodes können Hinweise auf:

• NOx-Sensor,

• SCR-Wirkung,

• AdBlue-Dosierung,

• Kommunikation,

• Spannungsversorgung

geben.

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Live-Daten prüfen

Wichtige Werte können sein:

• NOx vor SCR,

• NOx nach SCR,

• Abgastemperatur,

• AdBlue-Dosiermenge,

• SCR-Wirkungsgrad.
   

Sensorik prüfen

Die elektrische Versorgung und die Kommunikation können kontrolliert werden.

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Abgasanlage prüfen

Undichtigkeiten können Messwerte beeinflussen.

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AdBlue-System prüfen

Pumpe, Druck, Leitungen und Injektor müssen korrekt arbeiten.

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Können hohe NOx-Werte den Motor beschädigen?

Hohe NOx-Werte sind in erster Linie ein Hinweis auf eine unzureichende Abgasnachbehandlung oder eine veränderte Verbrennungsstrategie.

Ob ein unmittelbarer Motorschaden entsteht, hängt von der Ursache ab.

Ein NOx-Fehler kann jedoch auf andere technische Probleme hinweisen.

Deshalb sollte die Ursache geprüft werden.

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Häufige Missverständnisse über NOx

„NOx ist ein einzelnes Gas“

Nicht genau.

NOx ist ein Sammelbegriff für verschiedene Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen.

„NOx entsteht nur bei Dieselmotoren“

Falsch.

Stickoxide können grundsätzlich bei verschiedenen Verbrennungsprozessen entstehen.

„AdBlue verhindert die Entstehung von NOx im Motor“

Nicht direkt.

AdBlue wird im Abgastrakt eingesetzt und unterstützt die Reduzierung bereits entstandener Stickoxide.

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„Der DPF reduziert NOx“

Nicht seine Hauptaufgabe.

Der DPF hält hauptsächlich Rußpartikel zurück.

„Ein hoher NOx-Wert bedeutet immer, dass der SCR-Katalysator defekt ist“

Falsch.

Auch Sensorik, AdBlue-Dosierung, AGR oder andere Bauteile können die Ursache sein.

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„Ein defekter NOx-Sensor beeinflusst nur die Abgaswerte“

Nicht unbedingt.

Ein Sensorfehler kann Warnmeldungen, SCR-Fehler, Leistungsbegrenzungen oder Startwarnungen auslösen.

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Fazit

Stickoxide, kurz NOx, sind gasförmige Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen.

Im Fahrzeugabgas sind insbesondere Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid relevant.

Die Bildung wird unter anderem durch:

• hohe Verbrennungstemperaturen,

• Sauerstoffüberschuss,

• Motorlast,

• Einspritzstrategie

beeinflusst.

Moderne Dieselfahrzeuge nutzen mehrere Systeme zur NOx-Reduzierung.

Die AGR beeinflusst die Entstehung von Stickoxiden während der Verbrennung.

Das SCR-System reduziert verbleibende Stickoxide im Abgas.

Dafür werden AdBlue, ein Dosiersystem, ein SCR-Katalysator und NOx-Sensoren eingesetzt.

Ein NOx-Fehler sollte immer im Zusammenhang mit dem gesamten Motor- und Abgasnachbehandlungssystem betrachtet werden.

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Häufig gestellte Fragen

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Was bedeutet NOx?

NOx ist die Sammelbezeichnung für Stickoxide. Im Fahrzeugabgas sind vor allem Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid relevant.

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Wie entstehen Stickoxide im Dieselmotor?

Stickoxide entstehen unter anderem bei hohen Verbrennungstemperaturen und einem Sauerstoffüberschuss.

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Was reduziert NOx im Dieselfahrzeug?

Die AGR beeinflusst die NOx-Bildung im Motor. Das SCR-System reduziert Stickoxide im Abgas mithilfe von AdBlue.

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Ist NOx dasselbe wie Feinstaub?

Nein. NOx ist gasförmig. Feinstaub besteht aus festen oder flüssigen Partikeln.

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Reduziert der DPF Stickoxide?

Der DPF dient hauptsächlich zur Filtration von Rußpartikeln. Die NOx-Reduktion erfolgt überwiegend über AGR und SCR.

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Was macht ein NOx-Sensor?

Ein NOx-Sensor misst die Stickoxidkonzentration im Abgas und unterstützt die Steuerung und Überwachung des SCR-Systems.

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Warum besitzt ein Fahrzeug zwei NOx-Sensoren?

Ein Sensor kann vor und ein weiterer nach dem SCR-Katalysator messen. Dadurch kann das Steuergerät die Wirksamkeit der NOx-Reduktion bewerten.

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Kann ein defekter NOx-Sensor eine Startwarnung auslösen?

Ja. Je nach Fahrzeug und Fehlerstrategie kann ein NOx-Sensorfehler zu SCR-Warnungen und einer möglichen Startverhinderung führen.