Katalysatoren in Autos reduzieren Emissionen und wandeln Schadstoffe in unbedenkliche Abgase um

Was ist ein Fahrzeugkatalysator?

Der Einbau eines Katalysators ist in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor seit vielen Jahren Pflicht. Die Emissionen werden gesenkt, wenn auch die Kaltstartphase des Motors verkürzt wird. Daher hat sich der Einbau eines Kats in der Nähe des Motors durchgesetzt, um den Benzinverbrauch zu senken.

Der Fahrzeugkatalysator besteht aus mehreren Komponenten und soll die Schadstoffe im Abgas umwandeln und reduzieren. Das Kernstück ist ein wabenförmiger Keramikkörper, der mehrere Kanäle besitzt. Auf dem Träger ist eine poröse Schicht Aluminiumoxid zu finden, die eine Vergrösserung der Oberfläche bewirkt, was wiederum den Umwandlungsprozess und die Aufnahme von Schadstoffen vereinfacht. Als aktive Substanzen, die dort eingelagert sind, dienen Edelmetalle. Hinzu kommen Quellmatten, die als Filter fungieren.

Wie funktioniert ein Katalysator?

Ein Fahrzeugkatalysator soll Schadstoffe nicht nur herausfiltern, sondern diese in hohem Grad umwandeln. Das betrifft das giftige Kohlenmonoxid, das zu Kohlendioxid wird, und Stickoxide, die zu Stickstoff umgewandelt werden. Je nach Art des Katalysators kann der Prozess fast eine Konvertierungsrate bis zu 100 Prozent erreichen. Weitere Filter sorgen darüber hinaus in der Abgasnachbehandlung für die Reduktion von Russ und anderen Schmutzpartikeln. Die optimale Funktion eines Katalysators wird durch den Temperaturbereich bestimmt. Beeinflusst wird dieser durch die Abgasanlage und die Betriebsstrategie. Angestrebt wird, dass die Reduktion der Emissionen und damit die optimale Funktion des Kats bereits beim Anlassen deines Fahrzeugs erfolgt.

Welche Arten des Katalysators gibt es?

Der Katalysator ist mit dem Motor verbunden, wobei beide sich gegenseitig steuern. Die Regelung erfolgt durch eine Lambdasonde, einen Messfühler, der das Verbrennungsverhältnis kontrolliert. Diese Form wird geregelter Katalysator genannt. Ihm gegenüber steht der ungeregelte Katalysator. Bei einem geregelten Kat finden sowohl die Oxidation als auch die Reduktion der Schadstoffe parallel statt. Die Lambdaregelung ist nicht nur für die Überwachung von Kraftstoff und Luft als Gemisch zuständig, sondern auch für die Messung des Sauerstoffanteils. Dafür besitzt die Sonde einen Abgaskrümmer.

Ungeregelte Katalysatoren gibt es in modernen Fahrzeugen nicht mehr. Bei diesen fehlt die Lambdasonde, während der Abgasstrom über einen Katalysatorblock geleitet wird. Der Stickoxidabbau ist schlechter als bei geregelten Katalysatoren. Dieselfahrzeuge wiederum besitzen spezielle Kats, die einen Sauerstoffüberschuss verhindern. Hier läuft auch der Verbrennungsvorgang anders ab, da der Brennstoff innermotorisch in die Luft abgegeben wird. Im Abgas ist der Sauerstoffanteil daher höher und muss entsprechend reduziert werden.

Wie wichtig ist der Katalysator für die Schadstoffentwicklung im Abgas?

In deinem Fahrzeug sorgt der Kat dafür, dass die Emissionen gesenkt werden und Abgas besser gefiltert und von Schadstoffen befreit wird. Der Katalysator bei typischen Benzin- und Ottomotoren hat entsprechend die Aufgabe der Reinigung und Schadstoffreduzierung und wandelt giftige Bestandteile in gesundheitlich unbedenkliche wie CO2 um. Durch den Katalysator läuft ein Fahrzeug auch ruhiger und leiser, während der Verbrauch von Kraftstoff geringer ausfällt.

Wie ist eine Abgasanlage aufgebaut?

Die Abgasanlage an einem Fahrzeug hat die Aufgabe, alle Abgase, die aus den Zylindern strömen, abzufangen und von Schadstoffen zu reinigen. Gleichzeitig hilft sie, Abgasgeräusche zu reduzieren und auch die gereinigten Abgase aus dem Fahrzeuginneren zu leiten. Sie besteht aus elastischen Aufhängungselementen und ist mit dem Fahrzeugboden verbunden. In ihr sitzen Katalysatoren und Schalldämpfer, in moderner Ausführung auch Entkoppelungselemente und Schwingungstilger. Letztere erhöhen die Lebensdauer und den allgemeinen Fahrkomfort.

Die Abgasanlage ist vom Motor abhängig, beeinträchtigt dessen Leistung in modernen Fahrzeugen aber kaum. Sie dämpft Stösse und federt Schwingungen ab, die bei der Druckbelastung von Motor und Karosserie entstehen. Wichtige Bestandteile der Abgasanlage sind:

• Abgaskrümmer
• Reinigungssystem
• Rohre
• Schalldämpfersystem

Was ist ein Drei-Wege-Katalysator?

Unter den Katalysatoren, die in Fahrzeugen verwendet werden, ist der Drei-Wege-Katalysator, der die Abgasnachbehandlung über eine Lambdaregelung ermöglicht. Diese stellt ein bestimmtes Verbrennungsluftverhältnis her, sodass Schadstoffe umgewandelt werden, wobei es sich immer um Kohlenstoffmonoxid, Stickoxide und Kohlenwasserstoffe handelt. Ein Drei-Wege-Katalysator reduziert die Emission von Abgasen erheblich und gestattet deren Umwandlung von bis zu 90 Prozent in ungefährliche Bestandteile. Eine Weiterentwicklung ist der Vier-Wege-Katalysator, bei dem ein zusätzlicher Ottopartikelfilter hinzukommt. Alle wichtigen Ersatzteile für den Katalysator sind im Handel erhältlich.

Wie kann eine optimale Katalyse erreicht werden?

Eine gute Katalyse sorgt für das einwandfreie Funktionieren eines Fahrzeugs und wird dann erreicht, wenn das Fahrzeug bewegt wird und der Motor warm ist. Hersteller versuchen dabei, die Kaltlaufphase zu verkürzen. Für eine optimale Funktion des Kats ist eine Aktivierungsenergie notwendig, die für die Reaktionsgeschwindigkeit zur Verbrennung von Abgas gebraucht wird. Ist der Motor in deinem Auto noch kalt, arbeitet der Kat nicht vollständig und Schadstoffe können nicht umgewandelt werden. Daher ist eine Mindestbetriebstemperatur sinnvoll, sodass die Reinigung und Filterung beschleunigt wird. Die Motortemperatur sollte bei etwa 500 Grad liegen.