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Katalysator im PKW: Unverzichtbarer Umweltschützer

Das Gesetz schreibt vor: Ohne Katalysator darf kein moderner PKW auf der Straße unterwegs sein. Das ergibt durchaus Sinn, denn der „Kat“ sorgt dafür, dass die Menge giftiger Emissionen eines Fahrzeuges effektiv gesenkt werden. Wie das funktioniert und was auf einen Defekt hinweist, sollte jeder Autobesitzer wissen.

Wie der Katalysator entstand

Als Smog in Los Angeles während der Fünfzigerjahre zu einem erheblichen Problem wurde, beschäftigte sich der Ingenieur Eugene Houdry mit der Suche nach einer Lösung. Mit seinem Autokatalysator jedoch konnte nicht wirksam gearbeitet werden, denn es kam zu einer unerwünschten Vergiftung durch Blei, das in Antiklopfmitteln enthalten war. Der erste einsatzfähige Katalysator wurde daher in 1973 von Carl D. Keith und John J. Mooney auf den Markt gebracht. Sie entwickelten einen sogenannten „Drei-Wege-Katalysator“ der auch heute noch bei Ottomotoren zum Einsatz kommt. In Dieselfahrzeugen hingegen sind Oxidationskatalysatoren das Mittel der Wahl.

Um einen Katalysator kommt heute kein PKW-Besitzer mehr herum. Zu wichtig ist der Schutz der Umwelt, weswegen auch die Vergabe der grünen Umweltplakette nur an Benziner vergeben wird, die über einen geregelten Katalysator verfügen.

Der Aufbau des Katalysators

Ein Gehäuse aus Metall bildet die äußere Haut des Katalysators. Unter ihr liegt entweder ein metallischer oder keramischer Träger, der von vielen Waben und Gängen durchzogen wird. Dieser Aufbau ist wichtig, denn so vergrößert sich die nutzbare Oberfläche des Innenlebens deutlich und der Katalysator kann besser arbeiten. An der Oberfläche des Trägers findet sich eine poröse Schicht, die Edelmetalle wie

  • Platin
  • Rhodium
  • und Palladium

enthält. Verbunden ist der Katalysator sowohl mit dem Motor als auch mit der Auspuffanlage des PKW. Er bildet also das Bindeglied und sorgt hier für eine Umwandlung giftiger Stoffe.

Bei Oxidationskatalysatoren, wie sie in Dieselfahrzeugen verwendet werden, enthält die Trägeroberfläche lediglich Palladium und Platin, denn eine Reduktion von Stickstoff ist hier nicht möglich. Da die Temperatur der Abgase bei einem Dieselmotor in der Regel niedriger ausfallen als bei Ottomotoren, platzieren Hersteller den Katalysator in der Nähe des Abgaskrümmers, um höhere Gradzahlen und eine bessere Katalyse zu ermöglichen.

Auspuffrohre eines PKW
Der Katalysator ist mit dem Auspuff verbunden.

Die Funktionsweise

Aus dem Motor gelangen sowohl Kohlenmonoxid als auch Stickoxide in den Katalysator. Dort werden sie in Kohlendioxid und Stickstoff umgewandelt, um den Katalysator dann in Richtung Auspuff zu verlassen. Im Inneren finden daher während des Fahrens kontinuierlich chemische Prozesse statt, die sowohl reduktiv als auch oxidativ wirken. Funktioniert ein Katalysator einwandfrei, können bis zu einhundert Prozent der schädlichen Stoffe umgewandelt werden.

Ohne einen funktionsfähigen Katalysator kann auch der Motor seine Aufgabe nicht erfüllen. Der Grund hierfür ist die Tatsache, dass die Lambdasonde für eine ständige Kontrolle und Steuerung sorgt, indem sie das Kraftstoff-Luft-Gemisch prüft und für ein gutes Verbrennungsverhältnis sorgt. Ein solches System basiert auf einem sogenannten geregelten Katalysator. Ungeregelte Modelle ohne Lambdasonde werden schon seit fast vierzig Jahren nicht mehr verbaut. Wer allerdings ein älteres Auto fährt, das in den Siebziger- oder Achtzigerjahren vom Band lief, nutzt auch weiterhin ungeregelte Katalysatoren.

PKW auf Hebebühne
Ein Defekt fällt oft erst im Rahmen der Abgasuntersuchung auf.

Dass der Katalysator fehlerfrei funktionieren sollte, liegt auf der Hand. Es kann jedoch passieren, dass es zu Defekten kommt, die sich auf den ersten Blick kaum erkennen lassen. Mögliche Anzeichen für einen defekten Katalysator sind:

  • ungewöhnliches Stottern im Leerlauf,
  • verringertes Beschleunigungsverhalten,
  • deutlich verschlechterte Abgaswerte,
  • und seltsam riechende Abgase aus dem Auspuff.

In diesem Fall sollte eine Reparatur umgehend erfolgen, denn ein defekter Katalysator kann laut helpster.de ein Verstopfen der Auspuffanlage bewirken, was unter Umständen Überhitzungen oder auch Schädigungen des Motors und der Ventile nach sich zieht. Was die Reparatur des Katalysators kostet, hängt vom jeweiligen Fahrzeugmodell ab. Auch können die Ausgaben je nach Werkstatt variieren, denn bei der Reparatur fallen selbstverständlich auch Arbeitsstunden an.

Fahren ohne Kat ist keine Option

Schon seit 1993 herrscht in der gesamten Europäischen Union Kat-Zwang. In der Tuning-Szene ist es jedoch hin und wieder zu sehen, dass PKW-Besitzer ihren Katalysator bewusst ausbauen, um etwa einen lauteren Motorsound oder bessere Leistung zu erzielen. Das jedoch kann teuer werden, denn sowohl Bußgelder als auch empfindliche Steuernachforderungen sind das Ergebnis. Der Katalysator sollte daher stets an Ort und Stelle bleiben.

Für ältere Automodelle bietet sich als Nachrüstlösung ein sogenannter Aufrüstkat an. Diese sind in Werkstätten wie Caroobi erhältlich. Im Sinne des Umweltschutzes und im Rahmen der Verringerung der Kaltlaufphase wird der Autobesitzer in eine bessere Schadstoffklasse eingestuft und kann folglich auch erheblich bei der Kfz-Steuer sparen.

Blick durch Windschutzscheibe eines PKW auf eine Landstraße
Auf Kurzstrecken kann der Katalysator sein Potenzial nicht voll entfalten.

Der Katalysator und das Kälteproblem

Die Funktionsfähigkeit des Katalysators ist nicht in jeder Situation gleich. Vor allen Dingen kühlere Temperaturen verringern die Reaktionsgeschwindigkeit innerhalb des Katalysators, weswegen die Schadstoffreduktion bei kaltem Motor nicht in vollem Maße ausgeführt werden kann. Immerhin braucht es eine Betriebstemperatur des Motors von rund 500 Grad, um die Katalyse bestmöglich zu unterstützen. Daher ist es nur zu empfehlen, den eigenen PKW nicht zu häufig für Kurzstrecken von nur fünf Minuten zu nutzen, denn dann leidet die Umwelt trotz absolut funktionsfähiger Abgasanlage.

Dieses Problem ist auch Fahrzeugherstellern inzwischen bekannt. Sie arbeiten daher an Möglichkeiten, die Temperatur schneller zu erhöhen. Das funktioniert beispielsweise, wenn der Katalysator nicht weit vom Motor entfernt eingebaut oder mit doppelwandigen Rohren ausgestattet wird.

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