Fahrzeugkatalysatoren. Aufbau, Chemische Wirkungsweise, Verbrennungsluftverhältnis, Katalysatoren für Otto und Diesel Motoren (PDF)

Studienarbeit aus dem Jahr 2018 im Fachbereich AdA Handwerk / Produktion / Gewerbe - Kfz-Berufe, Note: 1.0, Fachhochschule Bingen, Sprache: Deutsch, Abstract: Ziel der Arbeit ist es, das Thema rund um Fahrzeugkatalysatoren verständlich zu vermitteln. Dabei werden die wichtigsten Themen bezüglich Katalysatoren grob behandelt, ohne dabei zu komplex in die Materie zu gehen. Thematisiert werden folgende Themen:
Was ist ein Katalysator chemisch gesehen und was macht er.
Was ist die Aufgabe eines Fahrzeugkatalysators und welche Funktion hat ein Katalysator in einem Fahrzeugkatalysator.
Aufbau eines Fahrzeugkatalysators und Funktion der einzelnen Komponenten.
Chemische Wirkungsweise eines Fahrzeugkatalysators. Es werden die grundlegenden Schadstoffe Kohlenstoffmonoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Stickoxide behandelt. (Es gibt noch weiter untergeordnete Schadstoffe, die beim Verbrennungsprozess entstehen. Diese werden in der Arbeit nicht behandelt). Die chemische Konvertierung wird strukturiert und mit chemischen Reaktionsgleichungen verdeutlicht.
Relevanz eines bestimmten Verbrennungsluftverhältnisses. Dabei wird besonders auf die Entstehung und anschließende Konvertierung der Schadstoffe, abhängig vom Verbrennungsluftverhältnis eingegangen. Hierbei werden die einzelnen Szenarien für stöchiometrische, sauerstoffarme und sauerstoffreiche Verbrennungsluftverhältnisse mit chemischen Reaktionsgleichungen verdeutlicht.
Abschließend werden die einzelnen Katalysatoren für Otto und Dieselmotoren vorgestellt. Dieser Abschnitt baut auf die vorherigen Grundlagen auf. Behandelt werden für den Ottomotor der Drei-Wege-Katalysator und die Realisierung eines stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnisses mittels Lambdaregelung und Sauerstoffspeicherkomponente. Für Dieselmotoren wird die Notwendigkeit weiterer Katalysatoren für die Konvertierung von Stickoxiden aufgrund eines sauerstoffreichen Verbrennungsluftverhältnisses ersichtlich. Es werden der Oxidationskatalysator, der NOx Speicherkatalysator und der SCR Katalysator vorgestellt, sowie chemische Reaktionsgleichungen hierfür.
Abschließend werden die einzelnen Stoffe (Schadstoffe, chemische Katalysatoren, konvertierte Schadstoffe), die in der Arbeit thematisiert wurden, tabellarisch zusammengefasst. Dabei werden deren Summenformel, Strukturformel und Funktion bzw. Wirkung stichpunktartig festgehalten.