Dreiwege-Katalysator Bauteilbeschreibung

D07.04-1140-11

Dargestellt am Typ 906 an rechter Zylinderreihe

158 Katalysator

G3/18 Lambdasonde rechts im KAT

G8/4 Lambdasonde rechts vor KAT

Anordnung

Motornah im vorderen Teil der Auspuffanlage angeordnet.

Aufgabe

Verringerung folgender Schadstoffe im Abgas:

- Kohlenmonoxid (CO)

- Kohlenwasserstoff

- Stickoxide (NOX)

P49.10-2419-76

Aufbau

Katalysator (schematisch)

1 Keramischer Monolith

2 Drahtgeflecht (Einbettung)

3 Doppelwandiges Gehäuse (Isolierung)

4 Trägerschicht (Washcoat) mit Beschichtung aus Platin und Rhodium

In jedem Katalysator befinden sich je 2 keramische Monolithe mit je ca. 600 Zellen. Diese werden vom Abgas durchströmt. Die Keramik besteht aus hochtemperaturfestem Magnesium-Aluminium-Silikat.

Die auf Verspannungen äußerst empfindlich reagierenden Monolithe sind in ein elastisches Metallgeflecht aus hochlegierten Stahldrähten gebettet und in einem doppelwandigen Edelstahlgehäuse befestigt.

Keramische Monolithe benötigen eine Trägerschicht aus Aluminiumoxid, den so genannten "Washcoat", der die wirksame Fläche des Katalysators um den Faktor 7000 vergrößert.

Die auf die Trägerschicht aufgebrachte wirksame katalytische Schicht besteht bei Dreiwege-Katalysatoren hauptsächlich aus Platin und Rhodium.

Platin beschleunigt die Oxidation von Kohlenwasserstoffen und CO, Rhodium die Reduktion der NOX.

Die jeweilige Lambdasonde im KAT ist seitlich am entsprechenden Katalysator angeordnet und ragt in den Raum zwischen den beiden Monolithen.

P49.10-2420-76

Funktion

Abgaskomponenten

CO Kohlenmonoxid

CO2 Kohlendioxid

H2O Wasser

HC Kohlenwasserstoff

N2 Stickstoff

NOX Stickoxide

Regelvorgang

A Abgas ungereinigt

B Abgas gereinigt

F Fettes Gemisch

M Mageres Gemisch

λ Lambda (Kraftstoff-Luftverhältnis)

Die Abgase durchströmen den Katalysator und kommen dabei mit den Edelmetallen Platin und Rhodium in Kontakt.

Dabei finden folgende Abläufe statt:

 Durch Oxidation werden CO in Kohlendioxid und Kohlenwasserstoff in Wasser und Kohlendioxid umgewandelt. Der benötigte Sauerstoff wird dem Restsauerstoffgehalt im Abgas entnommen.

 Durch Reduktion werden die NOX in Stickstoff und Kohlendioxid umgewandelt.

Entscheidend für die Umwandlung der Schadstoffe ist der Restsauerstoffgehalt im Abgas. Er wird durch die Lambdaregelung bestimmt und im Normalbetrieb bei λ = 1 gehalten.

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Betriebsbedingungen

Wie bei den Lambdasonden spielt auch beim Katalysator die Betriebstemperatur eine sehr wichtige Rolle. Eine nennenswerte Konvertierung (Umwandlung) der Schadstoffe setzt erst ab einer Betriebstemperatur von ca. 250 °C ein. Durch die motornahe Anordnung, die luftspaltisolierten Auspuffkrümmer und durch die Lufteinblasung wird die notwendige Temperatur nach dem Start schnell erreicht.

Ideale Betriebsbedingungen für hohe Umsetzungsraten und eine lange Lebensdauer herrschen im Temperaturbereich von ca. 400 bis 800 °C.

Durch Fehlfunktion des Motors, wie z. B. Zündaussetzer, kann die Temperatur des Katalysators auf über 1400 °C steigen. Solche Temperaturen führen zur Zerstörung des Katalysators durch Schmelzen der keramischen Monolithe. Ferner ist für den zuverlässigen Langzeitbetrieb die ausschließliche Verwendung von bleifreiem Kraftstoff notwendig. Bleiverbindungen überlagern die aktive Oberfläche und verhindern so den Kontakt der Abgase mit der katalytischen Schicht.

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 Aufgrund seiner Eigenschaft, drei Schadstoffkomponenten gleichzeitig zu verringern, wird die Bezeichnung "Dreiwege-Katalysator" verwendet.