Dreiwege-Katalysator Bauteilbeschreibung

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Ansicht Abgasanlage

157 Stirnwandkatalysator

158 Unterbodenkatalysator

159 Mittelschalldämpfer

160 Nachschalldämpfer

Anordnung

Der Stirnwandkatalysator ist hinten rechts am Motor und der Unterbodenkatalysator ist am Fahrzeugunterboden angeordnet.

Aufgabe

Verringerung der Abgasemissionen:

– Stickoxide (NOX)

– Kohlenwasserstoff (HC)

– Kohlenmonoxid (CO)

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Aufbau

Schematische Darstellung

1 Keramischer Monolith

2 Drahtgeflecht (Einbettung)

3 Doppelwandiges Gehäuse (Isolierung)

4 Trägerschicht (Washcoat) mit Beschichtung aus Edelmetall

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 aus Edelmetall besteht bei Dreiwege-Katalysatoren aus Platin, Rhodium und Palladium.

Platin und Palladium beschleunigen die Oxidation von Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO). Rhodium hilft bei der Reduktion der Stickoxide (NOX).



Durch diese hochwertige Katalysator-Beschichtung ist die Senkung der Kraftstoffqualität von 98 auf 95 ROZ (Research - Oktanzahl) (von Super- auf Normal-Benzin) möglich.

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Funktion

Schematische Darstellung

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, Rhodium und Palladium in Kontakt.

 Durch Oxidation werden Kohlenmonoxid (CO) in Kohlendioxid (CO2) und Kohlenwasserstoff (HC) in Wasser (H2O)+
Kohlendioxid (CO2) umgewandelt.

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

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

Betriebsbedingungen

Beim Katalysator ist die Betriebstemperatur entscheidend. Eine nennenswerte Schadstoffumwandlung 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.

Eine Temperatur >850 °C, wie sie bei Verbrennungsaussetzern entstehen kann, führt zur thermischen Zerstörung des Katalysators (Schmelzen des Monolithen).



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