Aufbau und Funktion des Katalysators (KAT) im Auto
Der Katalysator übernimmt die Aufgabe, Abgasbestandteile von Otto- und Dieselmotoren durch eine chemische Reaktion umzuwandeln. Aus ihnen entstehen Gase, die der Umwelt nicht schaden. Das Bauteil besteht aus einem Gehäuse aus Edelstahl. In diesem befindet sich ein metallischer oder keramischer Träger. Es handelt sich um einen Metalithen oder einen Monolithen. In Längsrichtung durchziehen mehrere kleine Kanäle diese Teile. Sie vergrößern die Oberfläche des Katalysators.
Auf der Trägeroberfläche befindet sich eine poröse Schicht, die Wash-Coat heißt. In ihr befinden sich Edelmetalle wie Palladium, Platin und Rhodium. Diese Metalle bringen beispielsweise bei Recycling-Betrieben bares Geld ein. Daher kommt es vor, dass der Katalysator einem Diebstahl zum Opfer fällt. Benötigen Sie anschließend ein neues Ersatzteil, schauen Sie sich in der großen Produktvielfalt von Motointegrator um.
Drei Arten unterscheiden sich bei Katalysatoren
Katalysatoren gliedern sich in drei Kategorien:
- EOBD
- Oxidationskatalysator
- Drei-Wege-Katalysator
Erstere sind Austausch-Katalysatoren für Euro-3- und Euro-4-Fahrzeuge mit europäischer On-Board-Diagnose. Sie kommen vorrangig in neueren Fahrzeugen zum Einsatz. Die EOBD überwacht während der Fahrt sämtliche abgasrelevanten Bauteile und Sensoren. Sie hält Fehlfunktionen fest. Eine Warnlampe macht Sie auf solche Probleme aufmerksam.
Oxidationskatalysatoren zeichnen sich durch die Arbeit mit einem hohen Luftüberschuss aus. Daher gehen sie mit einem hohen Sauerstoffanteil im Abgas einher. Für Dieselmotoren oxidieren sie zwei Stoffe. Kohlenmonoxid wird zu Kohlendioxid. Aus Kohlenwasserstoffen entstehen Kohlendioxid und Wasserdampf.
Die dritte Alternative besteht in einem Drei-Wege-Katalysator. Dieser verrichtet seine Arbeit in Ottomotoren. Sobald die Betriebstemperatur erreicht ist, wandelt er unverbrannte Kohlenwasserstoffe in Kohlendioxid und Wasserdampf um. Ebenso erfolgt wie beim Dieselmotor die Umwandlung von Kohlenmonoxid in Kohlendioxid. Stickoxide werden zu Stickstoff und Sauerstoff. Die drei Vorgänge finden zeitgleich im Katalysator statt.
Woran erkennen Sie einen defekten Katalysator?
Kommt es bei den Katalysatoren zu einem Defekt, folgen zahlreiche Anzeichen. Beispielsweise bemerken Sie eine verschlechterte Motorleistung. Das Herzstück des Fahrzeugs kann Gas nicht richtig annehmen. Dadurch verringert sich allmählich die Höchstgeschwindigkeit Ihres Autos. Des Weiteren steigen die Abgaswerte. Erkennbar wird dies erst bei Fehlzündungen oder Zündaussetzern. Den Katalysator zu reinigen reicht oftmals nicht mehr aus. Ohne Reparatur kommt es zur vollständigen Zerstörung des Katalysators. In dem Fall leuchtet beispielsweise die Motor-Kontrollleuchte Ihres Fahrzeugs auf.
Sie benötigen einen neuen Katalysator, der zu Ihrem Auto passt. Bei Motointegrator erwartet Sie eine Vielzahl von hochwertigen Ersatzteilen. Diese versenden wir innerhalb von maximal drei Tagen. Dementsprechend können Sie den Katalysator Ihres Wagens schnell austauschen. Selbstständig gelingt das ausschließlich bei geschraubten Katalysatoren. Ist das Autoteil geschweißt, sollten Sie sich an eine Werkstatt wenden.
Schritt für Schritt den Katalysator im Auto wechseln
Bevor Sie mit dem Wechsel des Katalysators starten, fahren Sie Ihr Auto auf eine Hebebühne. Nach dem Anheben schauen Sie sich Abgasanlage und Position des Kats an. Beachten Sie hierbei die Einbaurichtung. Gleichzeitig suchen Sie nach Kabeln für Sensoren, die zu diesem Teil der Abgasanlage führen und fertigen eine Skizze an. Anschließend nehmen Sie den neuen Katalysator aus der Verpackung.
Vorzugsweise handelt es sich um ein Modell mit dem nötigen Zubehör. Dazu gehören Dichtringe. Diese schmieren Sie mit Vaseline oder Melkfett ein. Alternativ benutzen Sie einen Tropfen Motoröl. Anschließend befestigen Sie sie in den dafür vorgesehenen Aufnahmen. Gehen Sie beim Wechsel des Katalysators danach in folgenden Schritten vor:
- Entfernen Sie am Fahrzeug sämtliche Stecker, die zum Katalysator führen, beispielsweise die Lambdasonde.
- Lösen die Schrauben, mit denen der Katalysator an Abgasanlage oder Karosserie befestigt ist.
- Drehen Sie diese anschließend heraus. Dabei halten Sie den Kat in Position, um ein Auftreten von Scherkräften zu vermeiden.
- Entfernen Sie mit einem Lappen Schmutz von allen Auflageflächen und Rohrauflagen.
- In den Schraubenlöchern können Sie Verschmutzungen mit einer Drahtbürste beseitigen.
- Drehen Sie den neuen Katalysator, bis der Pfeil für die Einbaurichtung zum Auspuff zeigt.
- Das Bauteil mit den vormontierten Dichtringen stecken Sie an die Rohranschlüsse. Drehen Sie anschließend alle Schrauben kurz an. Ziehen Sie sie nacheinander fest.
- Befestigen Sie Fühler der Sensoren sowie der Lambdasonde in den vorgesehenen Anschlüssen.
Nach dem Wechsel des Katalysators können Sie das Fahrzeug starten. Achten Sie auf die Geräusche beim Motorstart und beobachten Sie die Instrumente. Bemerken Sie keine Auffälligkeiten, war der Tausch erfolgreich.
Motointegrator bietet Katalysatoren zum günstigen Preis
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Der Katalysator heute
Umweltschutz hat heute einen großen Stellenwert. In den letzten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts entwickelte sich dieses Bewusstsein auch in der Automobilindustrie. Der Katalysator ist ein Bauteil, das die Abgasreinigung signifikant unterstützt. In den ersten nennenswerten Großserienproduktionen fand der Katalysator in den 1980ern seinen Einzug. Seither hat sich der Kat erheblich weiterentwickelt.
In den ersten Fahrzeugen waren noch ungeregelte Katalysatoren eingebaut, es folgten die geregelten Kats. Allerdings bezieht sich die Regelung nicht auf den Katalysator selbst, sondern auf die abgestimmte Motorregelung anhand des Motormanagements, welches durch die fortschreitende Elektronik (Steuergeräte) möglich wurde. Wie es der Name schon andeutet, ist der Kat selbst nur indirekt an der Abgasreinigung beteiligt. Ohne näher auf den Aufbau einzugehen: es befinden sich bestimmte Stoffe (Edelmetalle) im Katalysator. Treffen nun Abgase (Stickoxide NOx) in einer bestimmten Zusammensetzung in einem sauerstoffarmen und warmen Milieu auf diese Stoffe, kommt es zu einem chemischen Prozess - die Abgase wandeln sich zu Wasser und CO2.
Welche Katalysatoren gibt es?
Die Unterscheidungsmöglichkeiten sind vielfältig. Zunächst kann bezüglich der technischen Bauweise eine Unterscheidung getroffen werden. Katalysatoren müssen den Abgasen eine große Oberfläche bieten. Daher auch der wabenförmige Aufbau. Als Trägermaterial wird hier entweder Keramik oder Metallfolie verwendet. Bei Keramikträgern können die Edelmetalle besser zurückgewonnen werden. Dafür sind sie deutlich hitzeempfindlicher. Metallkatalysatoren bieten eine größere Oberfläche, weil die Wandstärken noch dünner werden. Er ist auch deutlich weniger hitzeempfindlicher und besser gegen Stöße und Vibrationen geschützt.
Darüber hinaus muss zwischen Katalysatoren für Ottomotoren und für Dieselmotoren unterschieden werden. In den Dieselabgasen befindet sich deutlich mehr Sauerstoff, weshalb eine andere Katalyse erforderlich ist. Die dritte Unterscheidung ist eher dem Fortschritt gewidmet. Bislang herkömmliche Katalysatoren sind mit einer Lambdasonde ausgekommen. Moderne Katalysatoren dagegen besitzen auch nach dem Kat einen Abgassensor. Wie sauber die Abgase aus dem Kat kommen, beeinflusst maßgeblich das Motormanagement.
Kann ein Katalysator gereinigt werden?
Die Antwort ist kurz und prägnant: nein. Der Katalysator wird zumindest beim Diesel immer wieder mit dem Rußpartikelfilter verwechselt, welcher durchaus gereinigt werden kann durch eine Spülung. Allerdings wird das Reinigen des
Rußpartikelfilters von Laien immer wieder mit dem Katalysator verwechselt. Und dann fragen natürlich auch die Besitzer eines Fahrzeugs mit Ottomotor, ob denn nicht der Kat gereinigt werden könnte. Die haben allerdings eine stark eingeschränkte Möglichkeit, den Kat eventuell wieder etwas leistungsfähiger zu bekommen.
Ein 3-Wege-Kat wird im Lauf der Zeit vergiftet oder überhitzt. Beim Überhitzen (Temperaturen über 900 Grad Celsius) setzt der Vorgang des Sinterns ein und verkleinert die Katalysatorenoberfläche (thermisches Altern). Ansonsten kommt es entweder zu einer chemischen oder einer mechanischen Vergiftung. Bei der chemischen Vergiftung erfolgt ein nicht erwünschter und unkontrollierter chemischer Prozess. Der kann durch Additive, schlechten Kraftstoff, eine schlechte Verbrennung usw. ausgelöst werden. Die katalytische Schicht wird dabei maßgeblich zerstört.
Die mechanische Vergiftung ist die, die eventuell (angeblich) etwas verbessert werden kann. Blei und Schwefel aus Öl- und Kraftstoffrückständen lagern sich dabei auf der katalytischen Oberfläche (ohne chemischen Prozess) ab. Durch ein Erhitzen des Kats ist es eventuell möglich, diese Schicht zumindest teilweise abzubrennen. Dazu müsste der Kat 10 bis 15 Minuten bei einer Drehzahl ab 4.000 Umdrehungen erhitzt werden. Allerdings besteht dann auch das Risiko, den Kat zu überhitzen, falls aufgrund der eingeschränkten Funktion überhaupt noch genug Leistung abgerufen werden kann. Dieser Weg ist nicht zu empfehlen und bringt kaum Verbesserung.
Kann ein Kat beim Anschleppen kaputtgehen?
Auch hier handelt es sich um eine ähnlich hypothetische Aussage ähnlich wie beim eventuellen Leerbrennen des Kats. Ein Mitarbeiter vom TÜV stellte einst in den Raum, dass das Anschleppen mit Katalysator nicht gut sei, da Benzin in den Kat gelangt und sich hier später entzünden könne. Allerdings würde das das Starten des Motors auch in anderen Situationen beeinflussen. Tatsächlich kann es bei schlechtem Startverhalten dazu kommen, dass nicht verbrannter Kraftstoff in den Kat gelangt. Dieser kann sich hier auch entzünden. Daraus resultierend kann es sogar zu einem Schaden am Motor kommen. Dieses Verhalten ist jedoch sehr selten. Kurzes Anschleppen sollte daher genauso möglich sein wie mehrere Startversuche des Motors über den Zündschlüssel. Im Übrigen ist die Rede vom Anschleppen (sodass der Motor wieder läuft) und nicht vom Abschleppen.
Wie heiß wird ein Kat?
Hier gilt es festzuhalten, dass Hitze nicht grundsätzlich schlecht ist. Weil beispielsweise der Diesel relativ "kalt" verbrennt, muss der Katalysator möglichst nah am Motor eingesetzt werden, denn Wärme spielt bei dem chemischen Prozess eine wichtige Rolle. Andererseits haben wir bereits geschrieben, dass ein Kat bei Temperaturen ab 900 Grad echte Probleme bekommt.
Die Wirkung des Kats setzt ein um die 250 Grad. Die durchschnittliche Betriebstemperatur liegt zwischen 400 und 900 Grad. Hier beträgt die Effizienzrate rund 90 Prozent. Über 900 Grad setzt die thermische Alterung ein, über 1.000 Grad kann der Kat schmelzen und er wird zerstört.
Wie bemerkt man einen defekten Kat?
Ein defekter Kat lässt sich unterschiedlich feststellen: Leistungsmangel, unrunder Motorlauf, Motor geht immer aus usw. Außerdem besteht die Extremsituation des zerstörten Kats, beispielsweise durch eine geschmolzene Keramik. Dann wird der Auspuff verschlossen und das Kurbelgehäuse des Motors aufgepumpt. Wird der Druck so groß, dass der Motor nicht mehr über die Kurbelgehäuseentlüftung entlüften kann, drückt es den Druck als auch Motoröl aus dem Ölmessstab.
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