Motoransicht hinten |
5 | Dreiwegekatalysator |
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Anordnung
Der Dreiwegekatalysator (5) ist hinten am Motor angeordnet.
Aufgabe
Verringerung der Abgasemissionen durch Konvertierung der Schadstoffe Stickoxid (NOx), Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO).
Aufbau |
1 | Keramischer Monolith |
2 | Drahtgeflecht (Einbettung) |
3 | Doppelwandiges Gehäuse (Isolierung) |
4 | Trägerschicht (Washcoat) |
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Keramische Monolithen (1) 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 keramische Monolith (1) ist in ein elastisches Drahtgeflecht (2) aus hoch legierten Stahldrähten gebettet und in einem doppelwandigen Gehäuse (3) befestigt.
Keramische Monolithen (1) benötigen eine Trägerschicht (4) aus Aluminiumoxid (Al2O3), die die wirksame Fläche des Dreiwegekatalysators (5) um etwa den Faktor 7000 vergrößert.
Die auf die Trägerschicht (4) aufgebrachte wirksame katalytische Schicht aus Edelmetall besteht 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).
Funktion Schematische Darstellung |
A | Ungereinigte Abgase |
B | Gereinigte Abgase |
F | Fettes Gemisch |
M | Mageres Gemisch |
CO | Kohlenmonoxid |
CO2 | Kohlendioxid |
HC | Kohlenwasserstoff |
H2O | Wasser |
N2 | Stickstoff |
NOx | Stickoxid |
λ | Lambda (Verbrennungsluftverhältnis) |
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Die ungereinigten Abgase (A) durchströmen den Dreiwegekatalysator (5) 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) und Kohlendioxid (CO2) umgewandelt
Durch Reduktion werden die Stickoxide (NOx) in Stickstoff (N2) und Kohlendioxid (CO2) umgewandelt
Entscheidend für die Konvertierung der Schadstoffe ist der Restsauerstoffgehalt im Abgas. Die beste Schadstoffumwandlung wird um λ = 1 erreicht.
Betriebsbedingungen
Beim Dreiwegekatalysator (5) ist die Betriebstemperatur entscheidend. Eine nennenswerte Schadstoffumwandlung setzt erst ab einer Betriebstemperatur von ca. 250 °C ein.
Ideale Betriebsbedingungen für hohe Umwandlungsraten 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 Dreiwegekatalysators (5) (Schmelzen des keramischen Monolithen(1)).
Aufgrund der Eigenschaft, drei Schadstoffkomponenten gleichzeitig zu verringern, wird die Bezeichnung Dreiwegekatalysator (5) verwendet.