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 | ||
Bauteile | |||
Dreiwegekatalysator Grundfunktion | Motor 139, 176, 177, 254, 256, 260, 264, 279, 282 | ||
Oxidationskatalysator Grundfunktion | Motor 608 im Typ 118, 177, 247 | ||
SCR-Katalysator Grundfunktion | Motor 608 im Typ 118, 177, 247 |
Referenzierte Dokumente
- gf0710p1056a Katalysatorüberwachung Grundfunktion
- gf4920p1005a Dreiwegekatalysator Grundfunktion
- gf4920p1006a Oxidationskatalysator Grundfunktion
- gf4920p1008a SCR-Katalysator Grundfunktion