翁德沃彭：
- 一般
- 三元/氧化催化剂操作
- 工作温度
- NOx 催化剂运行
- 衰老及其原因
整体：
催化剂这个名字最初来自希腊语Katalysis（意思是溶解）。 自 1992 年底以来，催化剂已成为满足环境要求的必需品。 废气中含有有害物质：CO（一氧化碳）、NOx（氮氧化物）和CH（未燃烧的碳氢化合物）。 这些物质被（氧化）成无害物质。 因此得名氧化催化剂。
在化学中，催化剂是一种引发化学反应并加速或减慢化学反应而不发生任何变化的物质。
三元/氧化催化剂操作：
催化剂不是过滤器，而是可以看作是添加了铂、铑或钯等贵金属的转化元件。 如果废气与其接触，就会发生非常快速的化学反应。 有害气体的分子被分解并与其他分子结合，产生无害气体。 该催化剂能够净化90%的废气。 然而，这是以更高的功耗和更低的功耗为代价的。 这是因为它在排气路径中产生了一定的空气阻力。
废气中的物质：
- CO2：二氧化碳（高浓度对环境、人类和动物有害）
- CO：一氧化碳（不完全燃烧的气体，也有害健康）
- CH：碳氢化合物（未燃烧的汽油部分）
- O2：氧气部分（不参与燃烧）
- NOx：氮化合物（仅在非常高的燃烧温度下形成。
催化剂将CO、HC和NOx 3种有害成分转化为CO3、H2O和N2 2种无害成分。 三效催化剂的名称也由此而来。
为了将 O2 和 CO 添加到催化剂中以便发生转化，必须调整发动机的喷射模式。 为了形成氧气，混合物必须稀薄（更少的燃料，更多的空气）。 为了形成二氧化碳，混合物必须是富集的（更多的燃料，更少的空气）。 后者并非稀混合气发动机的情况，请参阅本页下方的氮氧化物催化剂章节。
通过总是向气缸中喷射一点太多和一点太少的燃料，总是会产生浓和稀的混合物。 因此，多余的 CO 和 O2 最终进入催化剂。 在催化剂中，铂与CO和HC反应。 铑确保氮氧化物的减少。 这也解释了为什么在 Lambda 传感器上测量时会测量到变化的电压。 那里的电压在 0,2 到 0,8 伏之间变化（从低到高等）。汽车的发动机管理系统 (ECU) 会自行调节。 所以什么都不需要调整。
| 有害物质： | 添加自： | 结果是： |
| 一氧化碳+ | 氧气= | CO2 |
| HC+ | 氧气= | 二氧化碳+水 |
| 氮氧化物+ | 二氧化碳= | 氮气+二氧化碳 |
为了将 O2 和 CO 添加到催化剂中以便发生转化，必须调整发动机的喷射模式。 为了形成氧气，混合物必须稀薄（更少的燃料，更多的空气）。 为了形成二氧化碳，混合物必须是富集的（更多的燃料，更少的空气）。 后者并非稀混合气发动机的情况，请参阅本页下方的氮氧化物催化剂章节。
通过总是向气缸中喷射一点太多和一点太少的燃料，总是会产生浓和稀的混合物。 因此，多余的 CO 和 O2 最终进入催化剂。 在催化剂中，铂与CO和HC反应。 铑确保氮氧化物的减少。 这也解释了为什么当 氧传感器 正在测量。 那里的电压在 0,2 到 0,8 伏之间变化（从低到高等）。汽车的发动机管理系统 (ECU) 会自行调节。 所以什么都不需要调整。
从上表中可以看出，这些物质全部转化为二氧化碳等。 二氧化碳现在被视为一种对环境有害并导致全球变暖的物质。 然而，人也会呼出二氧化碳。 树木和植物将其转化回 O2（氧气）。 过多的二氧化碳会产生有害影响。 树木和植物只占少数，无法将所有物质转化为氧气。 对于内燃机，二氧化碳含量应尽可能高。 这听起来很疯狂，因为您会认为这会保持尽可能低的水平。 事情是这样的； CO2含量越高，释放的CO和HC越少。 CO和HC吸入后直接危害健康。 降低二氧化碳水平的唯一方法是改用替代燃料、更小（更经济）的内燃机和更安静的驾驶。
工作温度：
催化剂的有用效果从250度的温度开始，在450度的温度时达到最大。 启动发动机后，需要一段时间净化效果才开始显现。 催化转化器安装得尽可能靠近排气歧管，因为它能更快达到工作温度。 800 至 1000 度之间的废气温度可确保更快的热老化，从而缩短使用寿命并因此减少活性表面积。
还有带有加热元件的催化转化器，可确保催化剂在冷启动后更快达到温度。 这样可以在发动机启动后更快地进行调节，从而产生更清洁的废气
为了在冷启动后尽快预热催化剂， 二次空气泵。
NOx催化剂操作：
之前已经解释过，催化剂可以通过获得废气中额外的CO来还原NOx。 这只能使混合物变得更丰富。 在大众 (FSI) 和宝马 (Efficient Dynamics) 等公司的稀混合气发动机中，发动机在部分负载和低速状态下总是以含有过量空气的混合物运行（即稀混合气，而不是浓混合气）。 因此，使用普通的三元催化剂不可能将 NOx 转化为 N2 + CO2。 为了从废气中去除氮氧化物，需要具有特殊钡成分的特殊氮氧化物（存储）催化剂。 该催化剂除含有钡成分外，还含有铂、铑等贵金属。
三效催化剂如前所述将CO和HC值转化为CO2和H2O。 NOx被NOx催化剂转化。 需要额外的温度传感器和氮氧化物传感器来持续监控这些值。
下图显示了大众、宝马（以及越来越多的其他品牌）使用的排气系统。
NOx 气体以冷状态储存在该催化剂中。 其他废气可以继续通过排气装置。 在富氧期间，NOx气体被储存在钡成分中。 氮氧化物会积聚（就像烟灰储存在颗粒过滤器中一样）。 随着时间的推移，催化剂变得饱和。 那是它充满氮氧化物的时刻。 然后催化剂必须再生。 NOx 传感器识别到这一点并向 ECU 发送信号。 此时混合物变得富集，特别是为了再生NOx催化剂。 仅当氮氧化物催化剂达到 800 度的温度时才会发生这种情况（温度传感器记录该温度并传递至发动机控制单元）。 暂时富集会释放额外的二氧化碳。 在这种 CO 的帮助下，可以通过铂和铑成分转化为 N2 + CO2。 再生后，发动机将再次以稀混合气运行，直到催化剂再次饱和。
该系统也可能出现故障。 如果汽车只行驶短距离（这对整个汽车不利），氮氧化物催化剂将无法达到其工作温度。 一旦饱和（满），就必须再生。 只有当温度传感器持续测量到过低的温度时，ECU 才不会加浓混合物。 如果催化剂未处于操作温度，则铂和铑组分还不能实现转化。 此时发动机故障灯会亮起，扫描汽车即可找出原因。 然后，催化剂将在测试柜或快速试驾的帮助下再生。 因此，最好偶尔长途驾驶（例如在高速公路上行驶 50 公里或更长），并且最好以较高的速度行驶。 然后催化剂将很容易达到其工作温度。
如今，柴油发动机采用 SCR（选择性催化还原）催化剂 应用。 这种 SCR 催化剂也储存 NOx，但还有一种 AdBlue 加药系统 添加到。
老化及其原因：
- 汽油：三元催化转化器只能使用无铅汽油。 如果添加含铅汽油，它会以薄层形式粘附在贵金属上，从而减少与废气的接触，一段时间后就不再可能。 然后化学反应就不再发生。 催化剂现已失效，必须更换。 这是一件代价高昂的事情。 添加含铅汽油是为了达到一定的爆震极限。 由于现在使用爆震传感器，因此已从燃料中去除铅。
- 石油也会对内部产生破坏性影响。 如果沿活塞环、气门导管或涡轮等处存在大量漏油，则大量油可能最终进入催化转化器。 油还会导致贵金属上粘附一层，从而失去其有效性。
- 短距离行驶：通过多次短距离行驶，催化剂很少或永远不会达到其工作温度。 未燃烧的HC（汽油）残留物粘附在陶瓷表面。 如果长距离行驶，这些HC残留物仍然会被燃烧。 如果继续短距离行驶，这些HC残留物也会粘附在车内，导致催化剂随着时间的推移而失去效力。
第二个 lambda 传感器（跳跃传感器）通常测量催化剂是否已正确转化气体。 如果催化剂老化或内部有缺陷，第二个 lambda 传感器将对此进行测量。 然后仪表板上的故障灯将亮起。 那么就需要更换催化剂。 有关 lambda 传感器的更多信息可以在页面上找到 氧传感器.
