Dreiwege-Katalysator Bauteilbeschreibung

P49.10-2559-05

Anordnung dargestellt am Modelljahr 04

120/1 Stirnwandkatalysator

122 Endschalldämpfer

G3/2 O2-Sonde vor KAT
(bei EU4, Typ 211 )

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Optional ist beim Motor 648 ein Dieselpartikelfilter (DPF) erhältlich. Dieser ist als Einheit mit dem Stirnwandkatalysator verschweißt.

P49.10-2176-02

Anordnung am Typ 211 bis Modelljahr 02

120/1 Stirnwandkatalysator

120/2 Unterbodenkatalysator

Aufgabe

Verringerung der Abgasemissionen:

 Stickoxide (NOx)

 Kohlenwasserstoff (HC)

 Kohlenmonoxid (CO)

 Rußpartikel

P49.10-2419-76

Aufbau (schematisch)

1 Keramischer Monolith

2 Drahtgeflecht (Einbettung)

3 Doppelwandiges Gehäuse (Isolierung)

4 Trägerschicht (Washcoat) mit Beschichtung aus Platin und Rhodium

Keramische Monolithen sind Keramikkörper, die von mehreren tausend kleinen Kanälen durchzogen sind. Diese werden vom Abgas durchströmt. Die Keramik besteht aus hochtemperaturfestem Magnesium-Aluminium-Silikat.

Der auf Spannungen äußerst empfindlich reagierende Monolith ist in ein elastisches Drahtgeflecht aus hochlegierten Stahldrähten gebettet und in einem doppelwandigen Edelstahlgehäuse befestigt.

Keramische Monolithen benötigen eine Trägerschicht (Washcoat) aus Aluminiumoxid (Al2O3), die die wirksame Fläche des Katalysators um ca. 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 Kohlenwasserstoff (HC)

und Kohlenmonoxid (CO), Rhodium die Reduktion der

Stickoxide (NOx).

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Der in einem Katalysator enthaltene Edelmetallgehalt beträgt

ca. 3 g.

P49.10-2420-76

Funktion (schematisch)

A Abgas ungereinigt

B Abgas gereinigt

F Fettes Gemisch

M Mageres Gemisch

λ Lambda (Kraftstoff-Luftverhältnis)

CO Kohlenmonoxid

CO2 Kohlendioxid

HC Kohlenwasserstoff

H2O Wasser

N2 Stickstoff

NOx Stickoxide

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

 Durch Oxidation werden Kohlenmonoxid (CO) in Kohlendioxid (CO2) und Kohlenwasserstoff (HC) in Wasser (H2O)+ Kohlendioxid (CO2) umgewandelt. Damit wird gleichzeitig auch die Rußpartikelmasse verringert, da die am Ruß (Kohlenstoff) angelagerten Kohlenwasserstoffe bei der Oxidation verringert werden.

 Durch Reduktion werden die Stickoxide (NOx) in Stickstoff (N2) + Kohlendioxid (CO2) umgewandelt.

Entscheidend für die Umwandlung der Schadstoffe ist der Restsauerstoffgehalt im Abgas. Die beste Schadstoffumwandlung wird bei λ=1 erreicht.

Betriebsbedingungen

Wie bei der O2-Sonde 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.

Ideale Betriebsbedingungen für hohe Umsetzungsraten und eine lange Lebensdauer herrschen im Temperaturbereich von

ca. 400 bis 800 °C.

Bei DPF

Während der Regenerationsphase des DPFs entsteht durch eine Nachverbrennung im Stirnwandkatalysator zusätzliche thermische Energie zur Aufheizung des DPFs.



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