Nesvarbu, kokius degalus vartoja automobilis – benziną, dyzeliną ar dujas – kiekvienas jų turi išmetimo sistemą. Šios sistemos pagrindinė paskirtis – šalinti visas liekanas, susidarančias degant degalams. O kita funkcija – pašalinti jų kenksmingumą iki tokio lygio, kad nekeltų pavojaus sveikatai. Būtent šiam tikslui naudojamas įtaisas, sumontuotas metaliniame cilindre po automobiliu.

Pirmieji automobiliai su katalizatoriais Europos rinkoje atsirado 1986 metais. Automobiliai su įrengtais katalizatoriais buvo ženklinami specialiais ženklais. Įsigaliojus teršalų išmetimo standartams „Euro“ („Euro 1“ – nuo 1993 metų), katalizatorių naudojimas tapo privalomas. Automobiliams be katalizatoriaus nebuvo išduodamas ES tipo patvirtinimo sertifikatas ir jų nebuvo galima parduoti ES teritorijoje. Pati konstrukcija keitėsi. Kuo griežtesni buvo standartai, tuo veiksmingesni turėjo būti katalizatoriai.

Katalizatoriai, naudojami benzininiuose ir dyzeliniuose automobiliuose, skiriasi aktyviojo sluoksnio sandara, nevienoda ir jų išmetamų dujų sudėtis.

Kas sudaro katalizatorių?

Katalizatorių  sudaro keturi pagrindiniai elementai:

• Korpusas– pailgas metalinis bakelis, dažniausiai cilindro formos (arba kiek suspaustas), su termoizoliacija. Iš automobilio priekio pusės prie jo yra pritvirtintas išmetimo vamzdis, surenkantis išmetamąsias dujas iš išmetimo kolektoriaus. Iš katalizatoriaus išeina kitas vamzdis, kuriuo išvalytos išmetamosios dujos patenka į duslintuvą.
• Karkasas –vidinis korio pavidalo pagrindo blokas, sudarytas iš tūkstančių kanalų, per kuriuos pereina išmetamosios dujos. Gaminamas iš metalo (metalinis karkasas) arba iš keramikos (keraminiai karkasai dažniausiai gaminami iš aliuminio-magnio silikato).
• Tarpinis sluoksnis– porėtas ir dengia visą karkaso kanalų paviršių. Jo paskirtis – sudaryti geras sąlygas kitam sluoksniui.
• Aktyvusis katalitinis sluoksnis– pagamintas iš medžiagų, kurios chemiškai reaguoja su kenksmingomis išmetamųjų dujų sudedamosiomis dalimis ir pašalina jų kenksmingumą. Tai brangiausia ir svarbiausia katalizatoriaus dalis.

Aktyvusis katalitinis sluoksnis sudarytas iš retų ir brangių cheminių elementų. Pavyzdžiui, tipiniame trijų kanalų katalizatoriuje naudojama platina, rodis ir paladis. Taigi aišku, kodėl katalizatoriai buvo vagiami ir superkami. Atlikus tam tikrus veiksmus iš jų galima išgauti platiną.

Anksčiau minėjome, kad benzininių ir dyzelinių automobilių katalizatoriai šiek tiek skiriasi.

• Oksidaciniai katalizatoriai mažina dyzelinių variklių išmetamosiose dujose anglies oksidų ir angliavandenilių bei kietųjų dalelių kiekį.
• Trijų funkcijų (trijų kanalų) katalizatoriai benzininiuose automobiliuose –neutralizuoja anglies oksidus ir angliavandenilius ir sumažina azoto oksidų kiekį.

Kur automobilyje montuojamas katalizatorius?Dažniausiai keliasdešimt centimetrų po išmetimo kolektoriaus. Taip pat yra kitas metodas – vadinamieji įdėklai išmetimo kolektoriuje.

Naujesniuose automobiliuose, atitinkančiuose aukščiausius teršalų išmetimo standartų reikalavimus, naudojami du arba trys katalizatoriai.

Kaip veikia katalizatorius? 

Įjungus automobilio variklį, į katalizatorių patenka išmetamosios dujos. Katalizatorius turi įkaisti bent iki 300 °C, nes tik tada jame gali vykti katalizinės reakcijos. Katalizatorius veikia optimaliai, kai jo įdėklo temperatūra 400–800 °C. Įkaitimui pagreitinti naudojami papildomi sprendiniai – dažniausiai katalizatoriaus korpuso termoizoliacija (tai pigiausias sprendinys), rečiau – šildytuvai arba papildomas oro tiekimas į išmetimo kolektorių.

Prieš katalizatorių ir iškart po jo sumontuoti deguonies jutikliai (nustatantys degalų ir oro santykį), tai yra jutikliai, analizuojantys procentinį oro santykį išmetamosiose dujose. Jutikliai perduoda signalą į variklio darbą valdantį kompiuterį. Jei oro santykis išmetamosiose dujose yra per aukštas, vadinasi, variklis dirba su liesu mišiniu, todėl kompiuteris padidina įpurškiamų degalų kiekį. Ir atvirkščiai – jei deguonies kiekis mišinyje per mažas, degalų kiekis sumažinamas.

Kaip tai susiję su katalizatoriumi? Kartu su degalų mišinio pokyčiais katalizatoriuje vyksta teršalų mažinimo ir oksidacijos procesai, kuriems reikalingas deguonis. Vykstant mažinimo procesamsmažėja nuodingų azoto oksidų kiekis, vykstant oksidacijos procesamsmažėja anglies oksidų (paverčiami anglies dioksidu) ir angliavandenilių (HC) (paverčiami garais ir anglies dioksidu) kiekis. Mažinimo ir oksidacijos procesai vyksta pakaitomis ir dėl jų padidėja katalizatoriaus našumas – net iki 98 %.

Pažvelkime, kaip katalizatorius išvalo išmetamąsias dujas (šaltinis – žurnalas „Autoexpert“, 10/2007).

• Anglies oksidas: prieš katalizatorių – 1 %, po katalizatoriaus – 0,1 %
• Angliavandeniliai (HC): prieš katalizatorių – iki 100 ppm, po katalizatoriaus – iki 20 ppm
• Anglies dioksidas: prieš katalizatorių – iki 14 %, po katalizatoriaus – iki 15,4 %

Įsigaliojus naujiems griežtiems teršalų išmetimo standartams, vien katalizatorių dyzelinių variklių išmetamoms dujoms valyti nebepakako. Papildomai pradėti naudoti DPF ir FAP kietųjų dalelių filtrai (įsigaliojus standartui „Euro 4“) ir atrankiosios katalizinės redukcijos (SCR) sistemos (įsigaliojus standartui „Euro 6“). Be to, automobiliuose su benzininiais ir dyzeliniais varikliais būtinai naudojamos išmetamųjų dujų recirkuliacijos (EGR) sistemos, mažinančios azoto oksidų kiekį.


BOSAL gamintojo nuotrauka

Keraminiai ir metaliniai katalizatoriai

Šiuo metu naudojami automobilių katalizatoriai skiriasi medžiaga, iš kurios jie pagaminti. Yra dvi jų rūšys: su metaliniu arba su keraminiu kataliziniu bloku. Katalizatoriai su metaliniu bloku įkaista ir darbinę temperatūrą pasiekia greičiau nei katalizatoriai su metaliniu bloku, todėl išmetamąsias dujas išvalo greičiau. Be to, metalinis katalizatoriaus blokas yra atsparesnis mechaniniams pažeidimams. Dėl smūgio, pavyzdžiui, atsitrenkus akmeniui nuo kelio dangos, metalas tik deformuosis, o keramika negrįžtamai suskils. Taip pat svarbus didesnis metalinių katalizatorių atsparumas temperatūriniams šokams: maksimali temperatūra, kuri gali pažeisti metalinį bloką, siekia apie 1300 °C, o keraminių katalizatorių – vos apie 800 °C.

Katalizatorių rūšys

Paprasčiausios katalizatorių rūšys yra redukciniai ir oksidaciniai katalizatoriai. Pirmieji tik sumažina azoto oksidų kiekį išmetamosiose dujose, o antrieji tik sumažina anglies oksido ir angliavandenilių kiekį. Šiuo metu tokie katalizatoriai jau nenaudojami po vieną. Jie įeina į  trijų funkcijų, vadinamųjų trikanalių, katalizatorių sudėtį ir montuojami tik su benzininiais varikliais. Trijų funkcijų katalizatoriai (Three Way Catalyst, TWC) redukuoja azoto oksidus ir tuo pat metu oksiduoja angliavandenilius ir anglies oksidą. Dėl griežtėjančių teršalų emisijos normų reikalavimų pavieniai katalizatoriai keičiami kelių katalizatorių sistemomis. Kiek kitoks principas taikomas dyzeliniuose varikliuose. Su šiais varikliais naudojami oksidaciniai katalizatoriai, kurie tik oksiduoja angliavandenilius ir angies oksidą. Kodėl toks sprendimas? Jis pagrįstas tuo, kad dėl dyzeliniuose varikliuose naudojamo lieso degalų mišinio azoto oksidų redukcija neįmanoma (ji vyksta benzininiuose varikliuose). Azoto oksidų redukcijai dažnai naudojami papildomi katalizatoriai su šlapalo tirpalu, atliekančiu reakcijų katalizatoriaus funkciją.

Katalizatoriaus (katalizinio reaktoriaus) gedimas  – kodėl katalizatoriai genda?  

Automobilio katalizatorius veikia labai sunkiomis sąlygomis. Automobiliui važiuojant, išmetimo sistema dreba, veikia ir papildomos dėl nelygios kelio dangos atsirandančios vibracijos.

Katalizatoriui tenka labai didelės terminės apkrovos. Iš variklio į jį patenka išmetamosios dujos, kurių temperatūra siekia iki 600 °C (priklauso nuo važiavimo greičio ir trukmės), be to, jo korpusą veikia lauko temperatūra (žiemos metu neigiama). Dėl to, kad montuojamas po automobiliu, jis yra neatsparus mechaniniams pažeidimams ir korozijai.

Katalizatorius veiksmingas tam tikrą laiką. Aktyvusis katalitinis sluoksnis eksploatuojant automobilį sensta. Sunku nustatyti, per kiek laiko tai atsitinka. Vis dėlto, galima sakyti, kad katalizatorius gali atlaikyti 180–200 tūkst. km. važiavimo.

Yra nemažai veiksnių, galinčių žymiai sutrumpinti katalizatoriaus tarnavimo laiką.

Dažniausiai būtent jie yra katalizatoriaus pažeidimo priežastis. Pavyzdžiai:

• Įvažiavimas į gilią balą – automobilio katalizatorius yra įkaitęs iki kelių šimtų ° Įvažiavus į vandenį, jis staiga atvėsta ir metalinis korpusas susitraukia. Dėl to katalizatoriaus vidinis įdėklas suspaudžiamas ir sutrūkinėja.
• Uždegimo sistemos gedimai, kai degimo kamerose praleidžiami uždegimai. Priklausomai nuo automobilio konstrukcijos ir amžiaus, gedimai gali būti susiję su aukštosios įtampos laidų gedimais, uždegimo įtaiso dangtelio gedimais arba atskirų uždegimo ričių gedimais. Nesudegusių degalų likučiai patenka į katalizatorių ir jį pažeidžia.
• Netinkamai nustatytas uždegimo paskubos kampas – dėl per daug vėluojančio uždegimo temperatūra katalizatoriuje pakyla iki maždaug 1000 °C, ir jis pažeidžiamas.
• Varikliui senstant, susidėvi stūmoklių žiedai – dėl šios priežasties į katalizatorių patenka sudegusios variklinės alyvos dalelių. Koksas, atsiradęs sudegus variklinei alyvai, užkemša katalizatoriaus kanalus.
• Dažnas ar vyraujantis važinėjimas mieste žymiai sutrumpina katalizatoriaus eksploatacijos laiką.
• Blogai sureguliuota dujinė įranga taip pat greitina šio elemento susidėvėjimą.
• Variklio paleidimas stumiant automobilį – dėl to į katalizatorių taip pat patenka nesudegusių degalų ir jį pažeidžia.
• Mechaniniai pažeidimai – smūgis automobilio dugnu į išsikišusį elementą gali įlenkti korpusą ir pažeisti vidinį įdėklą.

Susidėvėjęs automobilio katalizatorius (katalizinis reaktorius) – katalizatoriaus gedimo požymiai

Katalizatoriaus gedimo ar susidėvėjimo požymiai

• Barškėjimas važiuojant – kai vidinis katalizatoriaus įdėklas sutrūkinėjęs ir subyrėjęs.
• Pasiekus tam tikrą greitį užsidega kontrolinė lemputė „Check engine“. Laikui bėgant lemputė užsidega esant vis mažesniam greičiui.
• Automobilį prijungus prie diagnostinio prietaiso, dažniausiai nustatoma klaida PO420 (žemas katalizatoriaus našumas).
• Variklio „dusimas“: kartais sumažėja jo galia, kartais gali trūkčioti – tai rodo, kad katalizatorius užsikimšęs.
• Variklio galios sumažėjimas.
• Galimas degalų sąnaudų padidėjimas.

Katalizatoriui sugedus ne visada pasireiškia visi išvardyti požymiai.

Pažeisto automobilio katalizatoriaus remonto kaina. Kaip jis atliekamas? 

Kokias galimybes turi vairuotojas?

• Pašalinti katalizatorių.
• Keisti katalizatorių nauju – originaliu, pakaitalu arba universaliu.
• Keisti katalizatorių naudotu.

Apžvelkime visas galimybes. 

Katalizatoriaus šalinimas 

Ar galima pašalinti automobilio katalizatorių? Ne. Teisės aktai draudžia šalinti katalizatorių.Jei atliekant techninę apžiūrą bus nustatyta, kad katalizatorius iš automobilio buvo pašalintas, tokiam automobiliui nebus išduotas leidimas dalyvauti eisme. Automobilis be katalizatoriaus neatitinka teršalų išmetimo standartų reikalavimų.

Vis dėlto nesunku rasti įmonių, kurios verčiasi katalizatorių šalinimu. Pats katalizatoriaus išpjovimas – tik dalinė priemonė, nes deguonies jutikliai aptinka, kad jo nėra, ir perjungia variklį į avarinį režimą. Vietoj katalizatorių montuojami vadinamieji rezonatoriai – jie yra katalizatoriaus formos, o jų viduje išdėstytos metalinės pertvaros palengvina išmetamųjų dujų šalinimą. Taip pat būtina perprogramuoti automobilio kompiuterį, kad antrasis deguonies jutiklis neperjungtų variklio į avarinį režimą. Praktikoje taip pat naudojamas paprastas antrajam deguonies jutikliui skirtas techninis sprendimas – jutiklis su specialiu metaliniu elementu montuojamas taip, kad nebūtų paniręs į išmetamųjų dujų srautą.

Rezonatorius kainuoja nuo 40 EUR. Katalizatoriaus šalinimas – nuo 40 iki 50 EUR už patį šalinimą ir daugiau, jei dirbtuvės perprogramuoja kompiuterį, kad suklaidintų deguonies jutiklį.

Apie katalizatorių būtina pagalvoti perkant naudotą automobilį. Gali pasitaikyti, kad buvęs savininkas jį pašalino, ir pirkėjas turės neplanuotų išlaidų.

Katalizatoriaus keitimas nauju – originaliu, pakaitalu arba universaliu 

Tai brangiausias pasirinkimas, bet kartu patikimiausias ir ilgalaikis.

Tinkamomis sąlygomis jie atlaiko iki 200 tūkst. km – kaip ir tie, kurie buvo naudoti pirminiam montavimui. Kiek kainuoja toks katalizatorius? Viskas priklauso nuo automobilio modelio ir variklio versijos. Originalūs katalizatoriai autorizuotuose autoservisuose kainuoja nuo 800 EUR (už vienetą).

Pas didžiausius atsarginių dalių platintojus galima rasti firminių pakaitalų, kainuojančių nuo 400 EUR. Jie yra gana patvarūs.

Pigiausi yra universalūs katalizatoriai – jie kainuoja nuo 150 EUR (priklauso nuo dydžio ir teršalų išmetimo standarto). Jie nėra labai patvarūs.

Katalizatoriams, montuojamiems išmetimo kolektoriaus viduje, perkami specialūs įdėklai. Deja, keisti yra brangu, nes mechanikas turi išmontuoti kolektorių, perpjauti jį ir pasiekti įdėklą. Norint įdėti naują įdėklą, patį korpusą taip pat kartais būtina perpjauti.

Standartinių katalizatorių keitimas kainuoja nuo 30 iki 150 EUR (+ katalizatoriaus kaina). Jis atliekamas taip:

• atjungiami deguonies jutiklių kištukai (jie gali būti viduriniame tunelyje, prie pavarų dėžės),
• išmontuojama visa išmetimo sistema,
• kampiniu šlifuokliu išpjaunamas senas katalizatorius,
• seno katalizatoriaus vietoje privirinamas naujas katalizatorius (gali tekti sumontuoti kelis papildomus tarpinius elementus),
• montuojama išmetimo sistema,
• prijungiami deguonies jutiklių kištukai.

Keičiant gali atsirasti papildomų išlaidų, nes išmetimo sistemos guminiai laikikliai gali būti stipriai susidėvėję. Neatsargus mechanikas gali nusukti deguonies jutiklį (kartais jį reikia išsukti, kai jis sumontuotas katalizatoriaus korpuse) arba nutraukti jutiklio laidą.

Kaip automobiliui parenkamas katalizatorius? 

Reikalingi šie duomenys:

• automobilio markė, modelis, pagaminimo metai;
• variklio versija, tūris, galia;
• teršalų išmetimo norma;
• išmetimo vamzdžio skersmuo;
• matmenys ir forma (dažniausiai tai antraeiliai duomenys, išskyrus išmetimo kolektoriuje montuojamus katalizatorius)

Kaip sumažinti katalizatoriaus keitimo sąnaudas? Senąjį išimtą katalizatorių galima parduoti. Lietuvoje veikia daug katalizatorius superkančių įmonių. Kaina priklauso nuo susidėvėjimo laipsnio.  

Katalizatoriaus keitimas naudotu 

Šis remonto būdas yra rizikingiausias. Naudoti katalizatoriai dažniausiai perkami įmonėse, prekiaujančiose naudotomis automobilių dalimis, arba per interneto skelbimus. Jie nėra pigiausi, o už montavimą reikia sumokėti tiek pat, kiek už naujų montavimą.

Niekada nežinome, kokios būklės yra katalizatorius ir po kurio laiko jis nustos veikti. Jei norime sutaupyti, geresnis sprendimas – įsigyti pigiausią naują universalų katalizatorių.

• jei automobilyje atsirado katalizatoriaus gedimo požymių,
• jei norite katalizatorių keisti nauju originaliu arba universaliu,
• jei reikia pagalbos parenkant ir perkant katalizatorių,