Dreiwege-Katalysatoren

Die Dreiwege-Katalysatoren sind in der Lage, drei Schadstoffgruppen eines Abgases von Verbrennungsmotoren zu reduzieren. Neben den verschiedenartigen Kohlenwasserstoffen (HC) und dem Kohlenmonoxid (CO), kann der Dreiwege-Katalysator auch Stickoxide abbauen. Im Fachgebrauch wird so ein Katalysator auch als TWC bezeichnet (Three-Way-Catalyst).

Technik und Funktionsweise

Hochwertige Dreiwege-Katalysatoren beinhalten mindestens zwei der drei Edelmetalle Platin, Palladium und Rhodium. Neben den Edelmetallen ist zudem ein Material erforderlich, welches Sauerstoffatome zwischenspeichern und wieder abgeben kann. Als Speichermaterial kommt Ceroxid zum Einsatz. Spezielle Formulierungen der Edelmetall-Beschichtung ermöglichen es, dass hochwertige Katalysatoren auch bei Temperaturen bis 1.000 °C dauerhaft funktionieren können.

Damit eine Reduktion der drei Schadgase mit einem Dreiwege-Katalysator möglich ist, darf der Sauerstoffanteil im Abgas nur sehr gering sein. Man spricht dann von einem Betrieb des Motors bei Lambda 1. Diese Betriebsweise ist heute in großer Breite nur bei Benzin- und Gasmotoren realisiert worden.

In sehr kurzen Zeitabständen passt die Motorsteuerung die Verbrennung so an, dass es zu leichten Schwankungen des Sauerstoffgehaltes im Abgas kommt und im Mittel Lambda 1 eingehalten wird. Der Sauerstoffgehalt wird mit einer Lambdasonde gemessen. Da der Messwert von der Motorsteuerung für die Regelung genutzt wird, spricht man bei einem Dreiwege-Katalysator auch von einem geregelten System bzw. Katalysator. Bei leicht fettem Betrieb (Sauerstoffmangel) des Motors werden besonders gut die Stickoxide reduziert, bei leicht magerem Betrieb (Sauerstoffüberschuss) werden besonders gut die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid vermindert. Der Sauerstoffspeicher im Katalysator puffert diesen schnellen Wechsel der Motorbetriebsweise ab, sodass alle drei Schadgase mit hohem Wirkungsgrad im Katalysator abgebaut werden können.

Anwendungsbereich

Der weitaus größte Einsatz von Dreiwege-Katalysatoren ist bei den Benzin- und Gasmotoren von PKW zu finden. Motoren mit Dreiwege-Katalysatoren kommen ohne einen SCR-Katalysator aus. Eine Nachrüstung ist möglich, wobei dann ein zusätzliches Steuergerät und eine Lambdasonde benötigt werden.