Was ist eine Washcoat-Beschichtung bei einem Motorradkatalysator ?

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Aufbau eines Katalysators

In modernen Fahrzeugen werden ausschließlich zwei Arten von Katalysatoren eingesetzt, der Keramikkatalysator und der Metallkatalysator.

Der Keramikkatalysator besteht aus einem rostfreien Edelstahlgehäuse. In ihm ist ein Keramikkörper, der aus zahlreichen kleinen Kanälen besteht, die eine Wandstärke von 0,15 mm aufweisen, weich gelagert. Zudem sind die Wände mit einer Beschichtung überzogen, die stark zerklüftet ist. Dies ist die so genannte Wash-Coat-Schicht, welche zur Vergrößerung der wirksamen Reaktionsfläche der Abgase auf circa 18000 m² im gesamten Katalysator dient. Diese Reaktionsfläche wird mit Platin, Palladium beziehungsweise Rhodium benetzt, damit der katalytische Vorgang, welcher je nach Abgaskomponente Oxidation oder Reduktion lautet, erfolgen kann. Der Einsatz eines Keramikkatalysators bringt viele Vorteile mit sich, nämlich eine sehr geringe Dehnung des Keramikkörpers bei hohen Temperaturen, ein geringes Gewicht und Unempfindlichkeit gegen große Temperaturschwankungen. Ein weiterer Vorteil eines Keramikkatalysators ist, dass er die Wärme gut speichert. Somit ist das Erreichen der Starttemperatur von 250 °C in kurzer Zeit möglich.

Eine Alternative zum Keramikkatalysator stellt der Metallkatalysator. Dieser besteht, im Unterschied zum Keramikkatalysator, aus dünnen Blechen, die eine Wandstärke von 0,05 mm besitzen. Diese Bleche sind gewellt und zu einer sechseckigen Zelle zusammengewickelt, damit die Reaktionsfläche möglichst groß wird. Die Vorteile des Metallkatalysators sind die gute Wärmeleitfähigkeit, der kleine Einbauraum und der gute Reinigungsgrad der Abgase.

Die Starttemperatur des Katalysators, die 250 °C beträgt, wird nach einem Kaltstart erst nach einigen Minuten erreicht, weil die Abgase kurz nach dem Start des Motors eine niedrige Temperatur besitzen. Damit der Katalysator aber auch in dieser Zeit seiner Funktion nachgehen kann und die Abgase somit nicht ungereinigt in die Natur gelangen, besitzen Katalysatoren eine Heizung. Es handelt sich dabei um eine elektrisch betriebene Heizspirale, welche die Abgase in kurzer Zeit auf die Starttemperatur von 250 °C erwärmt. Nachdem diese Temperatur erreicht ist, wird die Heizspirale ausgeschaltet.

Neben der Heizung des Katalysators gibt es eine kostengünstigere Alternative für das schnelle Erreichen der Starttemperatur. Diese Alternative lautet Sekundärlufteinblasung. Nachdem der Motor gestartet wird, läuft er im kalten Bereich. Nun wird mit einem elektrischen Gebläse dem Abgas frische Luft beigefügt. Der Luftsauerstoff reagiert dabei mit den Kohlenwasserstoffen [HC], deren Konzentration in der Kaltstartphase des Motors sehr hoch ist. Bei dieser Reaktion wird sehr viel Wärme gebildet, die zur Hebung der Abgastemperatur führt. Somit werden die Schadstoffe nach einem Kaltstart erheblich reduziert. Sobald der Verbrennungsmotor genügend warme Abgase liefert, schaltet das Motorsteuergerät die Sekundärlufteinblasung ab.