Efterbehandling af udstødningsgasser: Opbygning, funktion og diagnose

Katalysatoren består af et bikage-formet keramik- eller metalelement med flere tusinde kanaler. Kanalerne er belagt med et mellemlag (wash coat), bestående af aluminiumoxid, som forøger overfladen ca. 7000 gange. Desuden dampes et katalytisk lag med de ædle metaller rhodium, palladium og platin på mellemlaget. I huset af rustfrit stål er katalysatoren fastgjort af en isoleringsmåtte, som samtidig kompenserer for termisk ekspansion.

De skadelige udstødningsgasser fra motoren føres til katalysatoren via udstødningsmanifolden og strømmer gennem kanalerne i keramik- eller metalelementet. Udstødningsgassernes kontakt med det katalytiske lag udløser en kemisk reaktion med samtidig reduktion og oxidation.

På ædelmetallerne platin og palladium oxideres kulilte og kulbrinter til kuldioxid, og på rhodium reduceres kvælstofoxider til kvælstof (N2). Udtrykket trevejs-katalysator betyder, at der sker tre kemiske omdannelser samtidigt, så snart driftstemperaturen er nået. Således omdannes kulmonoxid (CO), kulbrinter (HC) og nitrogenoxider (NOx) til nitrogen (kvælstof, N2), kuldioxid (CO2) og vand (H2O).

Katalysatorens funktion overvåges af en anden lambdasonde, også kaldet en monitorsonde, efter katalysatoren. Denne monitorsonde måler iltindholdet i udstødningsgassen og sender måleværdien til styreenheden. Styreenheden sammenligner værdierne fra sonderne før og efter katalysatoren og kan således bedømme katalysatorens funktion. Hvis begge værdier er næsten lige høje, kan man konkludere, at katalysatoren har en lav iltlagringskapacitet, og at det skyldes en defekt katalysator.

Lambdasonden måler indholdet af ilt i udstødningsgassen og sender et elektrisk signal til motorstyreenheden, som den benytter til at styre blandingsforholdet. For at opnå den bedst mulige omdannelse af de forurenende stoffer i katalysatoren kræves der en optimal forbrænding. Den opnås for en benzinmotor ved et blandingsforhold på 14,7 kg luft til 1 kg benzin (støkiometrisk blandingsforhold). Som betegnelse for denne optimale blanding bruges det græske bogstav λ (lambda). Lambda-tallet angiver forholdet mellem det teoretiske luftbehov og den faktisk tilførte luftmængde:

λ = Tilført luftmængde : teoretisk luftmængde = 14,7  : 14,7 kg = 1

I moderne biler er der monteret udstødningstemperatursensorer flere steder i udstødningssystemet, både i dieselbiler og benzinbiler. Udstødningstemperatursensoren registrerer temperaturen, f.eks. før katalysator eller dieselpartikelfilter, og sender værdien til motorstyreenheden i form af et spændingssignal. Motorstyreenheden har brug for denne information for at styre blandingsforholdet eller regenerering af partikelfiltret og dermed reducere emissionerne effektivt. Desuden beskytter højtemperatursensorer en række komponenter i det varme udstødningssystem mod kritisk overophedning.

Udstødningstrykføleren, også kaldet differenstrykføleren, er nødvendig i dieselmotorer for at overvåge partikelfiltersystemet. På grund af stigende sod- og askeaflejringer ændres differenstrykket i partikelfilteret. Differenstrykføleren måler trykforskellen mellem udstødningsgassen på partikelfilterets indgangs- og udgangsside. Den målte værdi er nødvendig for den elektroniske motorstyreenhed som supplerende information til beregning af tidspunktet for regenerering af partikelfilteret. Denne sensor er således et yderligere element i kontrolsystemerne til kontrol af forurenende emissioner for dieselmotorer, baseret på de europæiske emissionsbestemmelser.

NOx-sensoren (nitrogenoxid-sensoren) består af en sonde og en styreenhed der er fast forbundet med hinanden til en enhed via et ledningsbundt. Denne sensorenhed er monteret i udstødningssystemet og anvendes til registrering af nitrogenoxider i udstødningsgassen. NOx-sensoren er vigtig komponent i efterbehandlingssystemet til NOx-reduktion, der anvendes i dieselkøretøjer med urinstofbaserede SCR-systemer (selektiv katalytisk reduktion), og som sikrer, at de strenge emissionsværdier fra og med Euro 5-normen overholdes. NOx-sensoren muliggør en optimal dosering af AdBlue via motorsystemet og dermed en effektiv reduktion af de miljøskadelige nitrogenoxider. Hvis SCR-systemet har NOx-sensorer både før og efter katalysatoren, har sensoren efter katalysatoren til opgave at overvåge SCR-katalysatorens effekt.