Katalysator Reparatur

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Ein Fahrzeugkatalysator (ugs. „Kat“) dient der Abgasnachbehandlung in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Derzeit stellt ein Katalysator das wirkungsvollste System zur Abgasnachbehandlung und somit Schadstoffreduzierung bei Motoren dar. Durch ihn kann der Schadstoffausstoß um bis zu 99% reduziert und so die geforderten Abgasgrenzwerte eingehalten werden. Bei der Verbrennung von Kraftstoff mithilfe von Sauerstoff entstehen im Motor Wasser und Kohlendioxid. Aufgabe des Katalysators ist es, die ebenfalls bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffe der Abgase in Wasser und Kohlendioxid umzuwandeln.

Funktion und Bauart des Katalysators

Ein Katalysator besteht im Wesentlichen aus vier Bestandteilen:

• dem Träger
• der Zwischenschicht (Washcoat)
• der katalytisch aktiven Schicht
• dem Gehäuse mit Dämpfung

Als Träger werden sog. Monolithe (temperaturstabile Wabenkörper aus Keramik) oder Metallträger (Folien aus Metalit) verwendet. Um große Abgasmengen verarbeiten zu können, ist es erforderlich, möglichst große Oberflächen zu realisieren. Der Träger ist mit mehreren tausend dünnwandigen Kanälen durchzogen, durch die die Abgase strömen. Die Wandstärke bei Keramikträgern liegt bei ca. 0,3 mm. Die Wandstärke bei Metallträgern kann viel dünner ausgelegt werden und liegt bei ca. 0,03 bis 0,08 mm. Der Grund ist, dass die Gefahr des Durchbrennens oder einer mechanischen Beschädigung geringer ist. Vorteil der Keramikträger sind die bessere Rückgewinnung der Edelmetalle, der günstigere Preis sowie eine konstante Betriebstemperatur. Vorteile der Metallträger sind die Stoßunempfindlichkeit, die Hitzebeständigkeit, die schnellere Aufheizzeit sowie der geringere Abgasgegendruck.

Zum Auftragen des Edelmetalls auf den Träger wird ein Washcoat als Zwischenschicht auf den Träger (Keramikträger oder Metallträger) aufgebracht. Er besteht aus Aluminiumoxyd und dient der Oberflächenvergrößerung. Dadurch vergrößert sich die Oberfläche um das ca. 7.000-Fache, wobei gleichzeitig die Sauerstoffspeicherfähigkeit erhöht wird.

Auf die Zwischenschicht wird die katalytisch aktive Schicht aufgedampft, welche bei modernen Katalysatoren aus den Edelmetallen Platin, Rhodium und/oder auch Palladium besteht.

Aufgrund der Sprödigkeit des Keramikträgers wird er in eine Dämpfungsschicht, ein Drahtgestrick oder eine Keramikfasermatte, eingebettet und in einem metallischen Gehäuse, dem sog. Canning, gelagert. Bei Metallträgern ist solch eine Dämpfungsschicht nicht erforderlich.

Katalysator Bauarten

• Einbett-Oxydations-Katalysator
• Doppelbett-Katalysator
• Drei-Wege-Katalysator

Der Einbett-Oxydations-Katalysator wird auch als ungeregelter Katalysator (U-Kat) bezeichnet. Bei diesem wird die Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemischs nicht durch eine Lambda-Sonde überwacht, sondern lediglich der Abgasstrom durch einen im Aufbau ansonsten dem Drei-Wege-Katalysator ähnlichen platinbeschichteten Keramikblock geleitet. Eine Reduktion der Stickoxyde findet dabei nicht statt. Er ist auch nur noch in älteren Benzinfahrzeugen anzutreffen.

Bei dem Doppelbett-Katalysator handelt es sich um eine Hintereinanderschaltung von zwei Katalysatoren, dem Reduktionskatalysator und dem Oxydationskatalysator. Er wird heute nicht mehr verwendet, da bei diesem eine unzureichende Reduktion der Stickoxyde stattfindet. Abgelöst wurde er durch den heute üblichen Drei-Wege-Katalysator.

Der „geregelte“ Drei-Wege-Katalysator, auch als G-Kat bezeichnet, gehört heute zur Standardausrüstung bei PKW mit Ottomotor. Die Konvertierungsrate (Umwandlungsrate) der Abgase liegt bei über 90%. Seit 1993 sind daher Neufahrzeuge nur noch mit einem Drei-Wege-Katalysator zugelassen.

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