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NOx-Sensor, NOx-Katalysator

Spätestens seit den 1990ern stehen bestimmte Aspekte wie Schadstoffreduzierung und Kraftstoffeinsparungen bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren im Fokus. Bei der neuesten Generation von Motoren handelt es sich um sogenannte Magermixmotoren. Diese Motoren benötigen für eine effiziente Abgasreinigung zusätzlich einen Stickstoff-Katalysator (NOx Katalysator) mit einem dazugehörigen Stickstoffsensor (NOx-Sensor). Diese Komponente ist maßgeblich dafür verantwortlich, dass die gesamte Abgasreinigung optimal abläuft.

Der NOx-Katalysator Funktionsweise - mehr ein Speicherkatalysator

Die Bezeichnung "NOx-Katalysator" ist zwar zutreffend, aber dennoch etwas irreführend. Zutreffend ist sie, da ein chemischer Prozess mithilfe eines Katalysators erreicht wird. Irreführend ist er insofern, als dass der NOx-Kat weniger direkt die Abgase reinigt. Viel eher ist das Konzept ähnlich eines Partikelfilters bei einem Dieselmotor. Der NOx-Katalysator hat die Aufgabe, Stickstoff zwischenzuspeichern.

Stickoxide (NoX) müssen gespeichert werden

Bei einem Magermixmotor wird der Kraftstoffanteil im Gemisch reduziert bzw. der Sauerstoffanteil entsprechend erhöht. In dieser hohen Sauerstoffatmosphäre können Kohlenwasserstoffe (CmHn) und Kohlenstoffmonoxide (CO) zwar immer noch im herkömmlichen Katalysator oxidiert werden, allerdings nur, wenn die Stickoxide (NOx) zuvor quasi zwischengespeichert wurden. Für eben diese Zwischenspeicherung des NOx ist der NOx-Kat mit dem NOx-Sensor verantwortlich.

Prozess des Speicherns und Freigebens

Als Katalysator dienen Edelmetalle wie Platin, die auf ein entsprechendes Trägermaterial kommen. Als Speicher wird zum Beispiel Barium eingesetzt, der während des chemischen Prozesses Bariumnitrat ausbildet. Diese Nitrate binden die Stickoxide. Das geschieht in einem Temperaturbereich zwischen 250 und 500 Grad Celsius. Durch eine kurzzeitige Anfettung des Gemischs wird dieser Prozess umgekehrt, wobei das Stickoxid zu Stickstoff reduziert wird. Gleichzeitig können jetzt durch die Freisetzung der Stickoxide und einem gleichzeitig hohen Anteil an Kohlenwasserstoffen die bislang nicht vollständig verbrannten CmHn-Moleküle und auch Kohlenstoffmonoxide noch mehr reduziert werden.

Speichern und Freigeben ist ein kurzfristiger und dauerhafter Prozess

Das NOx wird je nach Motor und Hersteller 60 bis 90 Sekunden im NOx-Kat gespeichert. Dann erfolgt die Anfettung des Gemischs. Dieses fette Gemisch wird für circa zwei Sekunden verbrannt. Dann erfolgt der nächste Speicherzyklus. Der NOx-Katalysator ist zumeist in einem Bypass-Abgasrohr untergebracht oder das Abgasrohr dreiflutig ausgelegt.

Wegen der erforderlichen hohen Temperaturen und natürlich wegen der Vorbereitung für den Katalysator befindet sich der NOx-Kat zwischen Motor und Katalysator in der Abgasanlage - im Abgaskrümmer. Der Vorgang der Speicherung bzw. der Freisetzung kann zudem drehzahlabhängig sein. Die Freisetzung erfolgt dabei in der Regel in einem hohen Drehzahlbereich.

Mögliche Schadensursachen - NOx Sensor Defekt und Auswirkung

Wird diese Drehzahl nicht erreicht, beispielsweise bei Fahrzeugen im Stadtverkehr, kann die abgasreinigende Funktion eingeschränkt werden. Dadurch kann der Katalysator massiven Schaden nehmen. Eine Fehlfunktion am NOx-Katalysator wird über die Motorleuchte angezeigt. Im Fehlerspeicher wird ein entsprechender Fehler abgelegt. Allerdings kann nicht zwingend unterschieden werden, ob der Sensor oder der Nox-Speicherkat einen Schaden aufweist. Daher sollte auf jeden Fall der NoX-Sensor zuerst erneuert werden.

Die Wahrscheinlichkeit eines Schadens am Sensor ist einerseits hoch (hohe Temperaturen), außerdem ist der Sensor deutlich kostengünstiger als der NOx-Speicherkatalysator. Darüber hinaus ist aufgrund der hohen Temperaturen aber auch der Sensor einer gewissen Schadensanfälligkeit ausgesetzt (ähnlich wie bei Lambdasonden oder AGR-Ventilen). Schon um einen Schaden am Katalysator zu vermeiden, sollten Sie bei einer Fehlermeldung oder falschen Abgaswerten unverzüglich handeln und den NOx-Sensor samt NOx-Kat überprüfen.

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