Seit dem 1. Januar 1989 muss jedes Neufahrzeug mit Benzinmotor über einen einwandfrei arbeitenden Katalysator (Kat) verfügen. Als Teil der Abgasanlage hat der Kat die Aufgabe, durch Nachbehandeln der Abgase die gesetzlich vorgegebenen Emissionswerte einzuhalten und die Umweltbelastung durch das Autofahren zu verringern. Dafür sorgt ein chemischer Prozess, der die giftigen Bestandteile des Abgases in vorwiegend unschädliche Stoffe umwandelt. Wie dieser Reinigungsprozess funktioniert, welche Arten von Katalysatoren es gibt und wie Sie einen defekten Kat erkennen, erfahren Sie bei uns.
Aufbau eines Katalysators
Der Katalysator ist die erste Station, welche die Abgase nach dem Austritt aus dem Motor erreichen. Sein Gehäuse besteht aus Edelstahl. Im Inneren des Kats steckt ein Träger aus Keramik (Monolith) oder Metall (Metalith), der von feinen Kanälen durchzogen ist. Dieser wabenförmige Aufbau vergrößert die Fläche und damit die abgasreinigende Wirkung des Katalysators. Der Träger ist mit einer porösen Schicht (Washcoat) überzogen. Diese ist mit einem oder mehreren seltenen Metallen (Palladium, Platin und/oder Rhodium) bedampft. Sie sind der eigentliche Katalysator, der die giftigen Abgase in harmlose und ungiftige Stoffe wie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserdampf umwandelt. In diesem Fall spricht man auch von einem Drei-Wege-Katalysator. Es gibt noch weitere Formen des Kats.
Die verschiedenen Katalysatoren
In modernen Autos mit Ottomotor kommt vorwiegend der geregelte Drei-Wege-Katalysator (Funktion siehe oben) zum Einsatz. Damit er seine Aufgabe einwandfrei verrichten kann, muss das Verhältnis von Luft und Kraftstoff optimal sein. Bei einem geregelten Katalysator wird die Zusammensetzung des Gemischs durch die Lambdasonde überprüft und eventuelle Abweichungen an das Steuergerät übermittelt. Dieses kann gegebenenfalls Änderungen an dem Mischverhältnis vornehmen, sodass die Abgasreinigung wieder optimal funktioniert.
In älteren Autos mit Benzinmotor arbeiten häufig ungeregelte Katalysatoren. Da sie keine Sonden besitzen, sind sie nicht in der Lage, die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs zu beeinflussen. Dadurch kann Stickoxid nicht in dem Maße abgebaut werden, wie es bei einem geregelten Drei-Wege-Kat der Fall ist.
Wegen ihrer speziellen Arbeitsweise kommt in Dieselmotoren eine andere Form von Katalysator zum Einsatz. So sind Dieselfahrzeuge meist mit einem Oxidationskatalysator ausgerüstet. Seine Funktionsweise ähnelt der des Drei-Wege-Kats. Allerdings sitzt der Kat im Dieselfahrzeug aufgrund der viel geringeren Temperaturen näher am Abgaskrümmer. Zudem enthält der Washcoat des Oxidationskatalysators nur Palladium oder Platin oder eine Kombination aus diesen beiden Edelmetallen.
Eine weitere Möglichkeit, Stickoxide im Abgas zu reduzieren, ist die Selektive katalytische Reduktion (SCR). Dabei spritzt eine Dosierpumpe eine Harnstofflösung (AdBlue) in den Abgasstrom ein, wodurch mittels Hydrolyse Ammoniak und Kohlenstoffdioxid entstehen. Das Ammoniak reagiert mit den Stickoxiden im Abgas und wird zu Stickstoff und Wasser.
Die Funktionsweise des Katalysators
Während der Fahrt fließt der heiße Abgasstrom aus dem Motor zuerst durch die Waben des Katalysators. Die dadurch ausgelöste chemische Reaktion wandelt die giftigen Verbrennungsschadstoffe Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoff und Stickoxid in harmlose Stoffe um, die anschließend über den Auspuff in die Umwelt abgegeben werden. Unter optimalen Arbeitsbedingungen wandelt der Kat 100 Prozent der im Abgas enthaltenen Giftstoffe um. Voraussetzung dafür ist etwa die Betriebstemperatur, die bei mindestens 500 °C liegen sollte. Sie ist bei Autofahrten nach etwa drei bis fünf Minuten erreicht. Auf kürzeren Strecken, auf denen der Katalysator nicht richtig auf Temperatur kommt, ist keine befriedigende Abgasreinigung möglich. Auch ein defekter Katalysator kann für eine mangelhafte Abgasreinigung verantwortlich sein.
Katalysator defekt? So macht er sich bemerkbar
Verschiedene Anzeigen können auf einen defekten Kat hinweisen. Ein typisches Zeichen ist zum Beispiel ein unruhiger Leerlauf. Stottert das Fahrzeug in dieser Phase, ist ein Check der Auspuffanlage zu empfehlen. Ebenfalls typisch ist ein rasselndes Geräusch aus der Gegend des Katalysators. Dieses kann auftreten, wenn der Monolith aus Keramik im Inneren des Kats beschädigt ist. In diesem Fall ist eine Überprüfung ratsam. Ein Defekt an der Abgasreinigung fällt jedoch spätestens bei der nächsten Abgasuntersuchung (AU) auf. Hier zeigen erhöhte Werte wie der CO-Gehalt einen Defekt des Bauteils an. Wurde ein Defekt festgestellt, ist ein schnellstmöglicher Austausch unumgänglich. Zwar sind nur selten ernste Schäden am Auto zu erwarten. Mit der Zeit können sich jedoch Ablagerungen im Rest der Abgasanlage bilden.
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