gf4920p1004a

Katalyse Grundfunktion

Typ gf · Thema 49.20 · Version 0104 · 2020-09-10

Gültig für: Motor alle (PKW)

Einordnung

Funktionsgruppe 1 Motor › 49 Abgasanlage, Abgasreinigung › 49.20 Abgasnachbehandlung — Baureihe 900 (Baumuster 9**) · Baureihe 902 (Baumuster 9**) · Baureihe 904 (Baumuster 918, 919, 924, 925, 938, 943, 957) · Baureihe 906 (Baumuster 917, 918, 924, 953)

Gilt auch für Motoren/Getriebe: 139 ***, 254 ***, 256 ***, 272 ***, 276 ***, 282 ***, 457 9**, 541 9**, 542 9**, 608 ***, 700 4**, 700 420, 700 421, 700 422, 700 423, 715 3**, 715 5**, 722 6**, 722 9**, 724 ***, 724 0**, 724 033, 724 044, 724 045, 724 1**, 724 103, 724 114, 724 115, 724 120, 725 ***, 725 0**, 725 035, 725 037, 725 038, 725 085, 725 1**, 739 390, 739 391, 739 395, 739 396, 739 397, 739 398, 739 399, 740 698, 743 3**, 743 4**, 743 498, 746 971, 924 9**, 924 910, 925 9**, 926 9**

GF49.20-P-1004A

Katalyse Grundfunktion

10.09.2020

Motor

alle (PKW)

Katalyse Grundfunktion

Schematische Darstellung Aufbau Dreiwegekatalysator

1

Keramischer Monolith

2

Haltematte

3

Gehäuse (Isolierung)

4

Trägerschicht (Washcoat) mit edelmetallhaltigen Komponenten

P49.10-2419-76

Übersicht

Dieses Dokument enthält Informationen zu:

Allgemeines

Funktionsvoraussetzungen

Funktion

Allgemeines

Der chemische Prozess der Katalyse findet in Katalysatoren statt und sorgt für die Abgasreinigung. Die Katalyse bezeichnet die Änderung der Kinetik einer chemischen Reaktion mittels eines Katalysators. Ziel ist, sie in Gang zu bringen, sie zu beschleunigen oder in eine favorisierte Richtung zu lenken. Zusätzlich zur konstruktiven Einheit, in welcher die Katalyse stattfindet, bezeichnet ein Katalysator auch den Stoff, der die Katalyse bewirkt.

Funktionsvoraussetzungen

Motormanagement EIN (Klemme 87M)

Motor in Betrieb

Katalysatoren auf Betriebstemperatur (ca. 300 °C)

Kraftstoff-Luft-Verhältnis im Abgas stöchiometrisch

Funktion

Katalysatoreinheiten sind in der Abgasanlage nach dem Abgaskrümmer angeordnet. Durch den Katalysatoraufbau ist es möglich, im Abgas eine Katalyse anzuregen und zu beschleunigen. Durch Oxidation oder Reduktion wandelt der Katalysator die schädlichen Abgasemissionen Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx) in die Komponenten Kohlenstoffdioxid (CO2), Wasser (H2O) und Stickstoff (N2). Ein optimales Umsetzungsverhältnis erreicht die Katalyse bei einem stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis (λ = 1), d. h., dass eine vollständige Verbrennung stattfindet. Eine Umwandlungsrate von mehr als 50 Prozent erreicht die Katalyse bei Temperaturen ab 250 °C bis 300 °C.

Ein stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis beschreibt das Massenverhältnis aus Luft und Kraftstoff bei der Verbrennung. Für eine theoretisch vollständige Verbrennung ist eine Luftmasse von 14,7 kg zu 1 kg Kraftstoff notwendig. Diesem Verhältnis ist das Formelzeichen λ zugeordnet. Entspricht die zugeführte Luftmasse der theoretisch erforderlichen Luftmasse zur Verbrennung des Kraftstoffs, so ergibt sich der Wert = 1.

Der Katalysator besteht aus einem Edelstahlgehäuse, einer Lagermatte, einem Träger und einer katalytisch aktiven Schicht. Als Träger dient ein zylindrischer oder ovaler, keramischer oder metallischer Wabenkörper (Monolith), der eine Vielzahl dünnwandiger Kanäle aufweist. Auf dem Monolith ist eine Trägerbeschichtung (Washcoat) aus Aluminiumoxid (Al2O3) und Förderern (Promotoren) aufgebracht. Dadurch vergrößert sich die wirksame Fläche des Katalysators um das 7000-Fache. In der Trägerbeschichtung sind die Edelmetalle Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh) eingelagert. Platin löst den chemischen Prozess der Oxidation und Rhodium den der Reduktion aus. Die Edelmetallmenge beträgt abhängig vom Hubraum des Motors und von den zu erfüllenden Abgasgrenzwerten 1 bis 10 g. Der Monolith ist mittels spezieller Lagermatten (Lagermatten) in einem metallischen Gehäuse (Canning) gelagert. Das Gehäuse des Katalysators bietet in der Abgasanlage des Fahrzeugs Anschlussmöglichkeiten für Temperatursensoren, Lambdasonden oder NOx-Sensoren.

Der optimale Arbeits- und Temperaturbereich eines Katalysators liegt bei 300 °C bis 950 °C. Die Betriebstemperatur ab 300 °C kann erreicht werden durch:

Motornahen Einbau

Katalysatorheizung

Luftspaltisolierten Abgaskrümmer

Zurücknahme des Zündzeitpunkts

Sekundärlufteinblasung

Ottomotor: Oberhalb von 950 °C setzt bei Katalysatoren in Abgasanlagen eine thermische Alterung der katalytisch aktiven Schicht ein.

Temperaturen von mehr als 1000 °C können den Katalysator zerstören. Solche Werte werden z. B. durch Zündaussetzer erreicht. Hierbei gelangen unverbrannte Kohlenwasserstoffe in den Katalysator und verbrennen dort mit dem gespeicherten Restsauerstoff.

Folgende Katalysatoren kommen in Abhängigkeit zur Kraftstoffart in Abgasanlagen zum Einsatz:

Bei Dieselmotoren:

Oxidationskatalysator

SCR-Katalysator

Bei Ottomotoren:

Dreiwegekatalysator

SCR-Katalysator

Weitere Grundfunktion

Katalysatorüberwachung Grundfunktion

Motor 139, 176, 177, 254, 256, 260, 264, 279, 282

GF07.10-P-1056A

Bauteile

Dreiwegekatalysator Grundfunktion

Motor 139, 176, 177, 254, 256, 260, 264, 279, 282

GF49.20-P-1005A

Oxidationskatalysator Grundfunktion

Motor 608 im Typ 118, 177, 247
mit Code 460 (Kanada Ausführung)
mit Code 494 (USA-Ausführung)
Motor 654 im Typ 118, 167, 177, 247
außer Code 460 (Kanada Ausführung)
außer Code 494 (USA-Ausführung)
Motor 654 im Typ 213, 238, 257
ab Modell-J. 2021
mit Code 460 (Kanada Ausführung)
mit Code 494 (USA-Ausführung)
Motor 656 im Typ 167, 223
Motor 656 im Typ 213, 238, 257
ab Modell-J. 2021
mit Code 460 (Kanada Ausführung)
mit Code 494 (USA-Ausführung)

GF49.20-P-1006A

SCR-Katalysator Grundfunktion

Motor 608 im Typ 118, 177, 247
mit Code U79 (Diesel Abgasreinigung BLUETEC (SCR) Generation 3)
Motor 654 im Typ 118, 167, 177, 247
mit Code U79 (Diesel Abgasreinigung BLUETEC (SCR) Generation 3)
Motor 654 im Typ 213, 238, 257
ab Modell-J. 2021
mit Code U79 (Diesel Abgasreinigung BLUETEC (SCR) Generation 3)
Motor 656 im Typ 167, 223
mit Code U79 (Diesel Abgasreinigung BLUETEC (SCR) Generation 3)
Motor 656 im Typ 213, 238, 257
ab Modell-J. 2021
mit Code U79 (Diesel Abgasreinigung BLUETEC (SCR) Generation 3)

GF49.20-P-1008A

Referenzierte Dokumente