Katalizator – za kaj se uporablja in ali povzroča težave?

Ne glede na to, ali avto deluje na dizel, bencin ali plin, ima vsak izpušni sistem. Njegova prva naloga je odstraniti vse slabosti, ki nastanejo med zgorevanjem goriva. Drugi pa je, da jih dovolj nevtraliziramo, da predstavljajo čim manjše tveganje za zdravje. In prav za to je naš junak, nameščen v kovinskem valju pod avtomobilom.

Prvi avtomobili, opremljeni s katalizatorji, so se na evropskem trgu pojavili leta 1986. Avtomobili, opremljeni s katalizatorji, so ponosno nosili posebne oznake. Z uvedbo emisijskih standardov Euro 1 (Euro 1 od leta 1993) je postala uporaba katalizatorjev obvezna. Tisti, ki niso imeli katalizatorja, niso prejeli homologacije in niso mogli prodajati avtomobilov v EU. Sama zasnova se je razvila. Strožji kot so standardi, več dela so morali opraviti katalizatorji.

Katalizatorji, ki se uporabljajo v bencinu in empiemi, se razlikujejo po strukturi aktivnega premaza, saj se razlikuje tudi njihova sestava izpušnih plinov.

Kako je izdelan katalizator?

Katalizator je sestavljen iz štirih glavnih komponent. Ta:

• Ohišje - kovinska, podolgovata škatla, običajno v obliki valja (ali bolj sploščena) s toplotno izolacijo. S sprednje strani avtomobila je izpušna cev, ki zbira izpušne pline iz izpušnega kolektorja. Druga cev prihaja iz katalizatorja, ki vodi očiščene izpušne pline do dušilca zvoka.
• Nosilec - notranja struktura s prerezom satja, sestavljena iz tisočih kanalov, ki omogočajo pretok izpušnih plinov. Narejen je iz kovine (kovinski nosilec) ali keramike (keramični nosilec, običajno izdelan iz aluminija-magnezijevega silikata).
• Vmesni premaz - je porozen in pokriva celotno površino tubulov na nosilcu. Njegova naloga je zagotoviti dobre pogoje za naslednji premaz.
• Katalitski aktivni premaz – izdelan je iz elementov, ki so zasnovani tako, da vstopajo v kemijske (katalitske) reakcije s škodljivimi sestavinami izpušnih plinov in jih nevtralizirajo v snovi, ki so okolju neškodljive. To je najdražji in najpomembnejši del katalizatorja.

Katalitsko aktivna prevleka je prevlečena z redkimi in dragimi elementi. Na primer, tipičen tristezni katalizator uporablja platino, rodij in paladij. In zdaj vemo, zakaj so bili katalizatorji ukradeni ali zakaj so bili kupljeni. Za ekstrakcijo platine iz njih po vrsti obdelav.

Prej smo omenili, da se katalizatorji v dizelskem in bencinskem gorivu med seboj nekoliko razlikujejo.

• Oksidacijski katalizatorji - zmanjšajo količino ogljikovih oksidov, HC ogljikovodikov in delcev v izpušnih plinih dizelskega goriva
• Tristezni katalizatorji - oksidirajo ogljikove monokside in ogljikovodike ter zmanjšajo dušikove okside v bencinu

Kje je katalizator nameščen v avtomobilu? Običajno nekaj deset centimetrov za izpušnim kolektorjem. Obstaja tudi druga metoda, tako imenovane kartuše, nameščene v izpušnem kolektorju.

Novejši avtomobili, ki izpolnjujejo stroge emisijske standarde, uporabljajo dva ali tri katalizatorje.

Kako katalizator deluje v praksi?

Ko se motor zažene, izpušni plini iz motorja preidejo v katalizator. Katalizator se mora segreti na najmanj 300 stopinj Celzija, da lahko pride do katalitičnih reakcij. Katalizator deluje optimalno, če ima njegov vložek temperaturo med 400 in 800 stopinj C. Za pospešitev segrevanja katalizatorja se uporabljajo dodatne rešitve - najpogosteje toplotna izolacija pod ohišjem katalizatorja (ker je to najcenejša rešitev), redkeje grelniki ali dodaten dovod zraka v izpušni kolektor.

Pred katalizatorjem in takoj za njim so lambda senzorji (lambda – vrednost, ki določa razmerje med gorivom in zrakom), senzorji, ki merijo odstotek vsebnosti zraka v izpušnih plinih. Sonde oddajajo signal računalniku za krmiljenje motorja. Če je vsebnost zraka v izpušnih plinih previsoka, to pomeni, da motor deluje na pusto mešanico. Računalnik poveča količino vbrizganega goriva. In obratno. Če je v mešanici premalo kisika, se odmerek goriva zmanjša.

Kaj ima to opraviti s katalizatorjem?

Ko se sestava mešanice goriva spremeni, se katalizator podvrže procesom redukcije in oksidacije, ki uporabljajo kisik. Procesi zmanjševanja zmanjšujejo količino strupenih dušikovih oksidov, oksidacijski procesi zmanjšujejo količino ogljikovih oksidov  (redukcija na ogljikov dioksid) in ogljikovodikov HC (redukcija v paro in ogljikov dioksid).  Procesi redukcije in oksidacije se izmenjujejo, s čimer se poveča stopnja pretvorbe katalizatorja (tj. njegova učinkovitost) - do 98 %.

Oglejmo si, kako katalizator čisti izpušne pline v praksi (vir: Autoexpert magazine 10/2007)

• Ogljikov monoksid – 1 % pred katalizatorjem, 0,1 % za katalizatorjem
• HC ogljikovodiki – pred katalizatorjem: do 100 ppm, v smeri toka od katalizatorja: do 20 ppm
• Ogljikov dioksid – pred katalizatorjem – do 14 %, za katalizatorjem – do 15,4 %

Uvedba novih, drastičnih emisijskih standardov je pomenila, da samo katalizatorji niso več zadostovali za čiščenje izpušnih plinov dizelskega goriva. Poleg tega je bilo treba uporabiti filtre za delce DPF/FAP (iz standarda Euro 4) in sisteme selektivne katalitične redukcije SCR (od Euro 6). Poleg tega je obvezno (v avtomobilih z bencinskimi in dizelskimi motorji) uporabljati sistem za recirkulacijo izpušnih plinov (EGR), ki zmanjšuje količino dušikovih oksidov.

Okvara katalizatorja – zakaj katalizatorji ne uspejo?

Avtomobilski katalizator je izpostavljen zelo težkim delovnim pogojem. Izpušni sistem med delovanjem drhti in obstajajo dodatne vibracije, ki jih povzroča vožnja po udarcih.

Katalizator je izpostavljen zelo visokim toplotnim preobremenitvam.  Izpušni plini s temperaturo do 600 stopinj Celzija (odvisno od hitrosti in trajanja vožnje) se dovajajo v motor, po drugi strani pa na njegovo ohišje vpliva zunanja temperatura (minus pozimi). Poleg tega je zaradi svoje lokacije pod avtomobilom dovzeten za mehanske poškodbe in korozijo.

Katalizator ima določeno trdnost. Katalitsko aktivna prevleka se sčasoma stara. Težko je ugotoviti, kdaj se to zgodi. Kljub temu je mogoče domnevati, da je med 180 in 200 tisoč km kilometrine.

Vendar pa obstajajo številni dejavniki, ki lahko bistveno skrajšajo tehnično življenjsko dobo katalizatorja.

In najpogosteje so razlog za njegov neuspeh in posledično potrebo po zamenjavi. Na primer:

• Vožnja avtomobila v globoko lužo. Katalizator se z izpušnimi plini segreje na temperaturo nekaj sto stopinj Celzija. Vstop v vodo povzroči udarno hlajenje in krčenje kovinskega ohišja. To pa stisne kartušo znotraj katalizatorja in jo zdrobi.
• Okvara sistema vžiga, ki povzroči napačno vžiganje. Glede na obliko in starost avtomobila je lahko povezana s poškodbami visokonapetostnih kablov, kupole za vžig, razdelilnika ali posameznih vžigalnih tuljav. Nezgoreli ostanki goriva končajo v katalizatorju in povzročijo njegovo uničenje.
• Napačno nastavljen kot časa vžiga - preveč zakasnitve vžiga poveča temperaturo v katalizatorju na približno 1000 stopinj Celzija, kar ga uniči.
• Staranje motorja, povezano z obrabo batnih obročev, povzroči gorenje motornega olja in vstop njegovih ostankov v katalizator. Koks, proizveden po gorenju motornega olja, zamaši kanale katalizatorja.
• Pogosta / pretežno vožnja po mestu - bistveno skrajša življenjsko dobo katalizatorja.
• Slabo prilagojena plinska instalacija – je tudi vzrok za pospešeno obrabo tega elementa
• Zagon avtomobila na tako imenovani "push" - ki prav tako povzroči, da nezgorele doze goriva pridejo v katalizator in ga uničijo.
• Mehanske poškodbe - udarjanje dna avtomobila ob štrleči element lahko povzroči, da se ohišje udre in poškoduje notranji vložek.

Rabljeni avtomobilski katalizator – kakšni so simptomi nesreče?

Obstaja več simptomov, ki kažejo na okvaro/obrabo katalizatorja. T:

• Ropotanje med vožnjo – ko se kartuša v katalizatorju sesuje
• Lučka za preverjanje motorja se prižge, ko je presežena določena hitrost. Sčasoma bo vse manj hitro.
• Po priključitvi avtomobila za diagnostiko je najpogostejša napaka PO420 (nizka učinkovitost katalizatorja)
• Zadušitev motorja, ki včasih nima moči, se lahko včasih - to pomeni, da je katalizator zamašen
• Izguba moči motorja
• Možno povečanje porabe goriva

V primeru okvare niso vedno prisotni vsi zgoraj omenjeni simptomi.

Popravilo poškodovanega avtomobilskega katalizatorja – koliko stane? Kako deluje?

Kakšne rešitve ima voznik pred seboj?

• Odstranitev katalizatorja
• Zamenjava katalizatorja z novim – originalnim, nadomestnim ali univerzalnim
• Zamenjava katalizatorja z rabljenim

Oglejmo si vse rešitve.

Odstranitev katalizatorja

Ali je avtomobilski katalizator mogoče odstraniti? Ne. Izbris je prepovedan z zakonom. Če diagnostik zazna, da ima avto izrezan katalizator, ne sme podpisati tehničnega pregleda. Avtomobil brez katalizatorja ne izpolnjuje emisijskih standardov in ne bi smel voziti.

Kljub temu lahko zlahka najdete podjetja, ki se ukvarjajo z odstranjevanjem katalizatorjev. Izrezovanje katalizatorja je le polovični ukrep, saj senzorji lambda zaznajo njegovo odsotnost in motor preklopijo v zasilni način. Namesto katalizatorja so nameščeni tako imenovani ejektorji – imajo obliko katalizatorja, razporeditev listov v njih pa olajša odstranjevanje izpušnih plinov. Prav tako je treba posegati v programsko opremo motorja, tako da ga drugi lambda senzor ne preklopi v zasilni način. V praksi se preprosta mehanska rešitev uporablja tudi v primeru drugega lambda senzorja, ki je sestavljen iz pritrditve na tak način (s posebnim kovinskim elementom), da ni potopljen v tok izpušnih plinov.

Spomnimo se katalizatorja pri nakupu rabljenega avtomobila. Lahko se zgodi, da ga je prejšnji lastnik izrezal in kupec bo imel pred seboj še en nenačrtovan strošek.

Nadomestna kataliza za toran novo - originalno, nadomestno ali univerzalno

To je najdražja rešitev, a hkrati najbolj zanesljiva in dolgotrajna.

V pravih pogojih bodo zdržali do 200.000 km prevoženih kilometrov, kot so bili uporabljeni pri prvem sestavljanju.

Koliko stane tak katalizator? Vse je odvisno od modela avtomobila in različice motorja. Originalni katalizatorji stanejo od 500€ in več (na kos)

Pri največjih distributerjih rezervnih delov lahko najdete blagovne znamke, ki stanejo od 100€ do 350€ in so precej trpežni.

Najcenejši so univerzalni katalizatorji, ki stanejo od 25€ do 60€, odvisno od velikosti in emisijskega standarda. Za te pa ni značilna visoka vzdržljivost.

Pri katalizatorjih, nameščenih v izpušnem kolektorju, se kupijo posebne kartuše. Na žalost je zamenjava precej draga, saj mora mehanik odstraniti razdelilnik, ga odrezati in priti do kartuše. Tudi ohišje je včasih treba odpreti, da se sprejme nova kartuša.

Postopek zamenjave katalizatorja pa je sledeč:

• Odstranitev vtičev lambda senzorja (lahko se nahajajo v osrednjem predoru, v bližini menjalnika
• Demontaža celotnega izpušnega sistema
• Izrezovanje starega katalizatorja s kotnim brusilnikom
• Varjenje novega katalizatorja namesto starega. Morda bo treba namestiti nekaj dodatnih distančnikov.
• Vgradnja izpušnega sistema
• Priključitev vtičev lambda senzorja

Med zamenjavo lahko nastanejo dodatni stroški, saj so obešalniki izpušnega sistema lahko močno obrabljeni. Nepreviden mehanik lahko tudi zavrti lambda senzor (včasih ga je treba odviti, ko je nameščen v ohišju katalizatorja) ali zlomi žico.

Kako izbrati katalizator za avto? Potrebujete podatke, kot so:

• Znamka, model, leto izdelave avtomobila
• Različica motorja, prostornina, moč
• Emisijski standard
• Premer izpušne cevi
• Mere in oblika (običajno sekundarna težava, razen katalizatorjev, nameščenih v izpušnem kolektorju)

Kako zmanjšati stroške zamenjave katalizatorja z novim? Lahko se proda stari, razstavljeni katalizator. Obstaja veliko podjetij, ki se ukvarjajo z njihovim nakupom. Cena je odvisna od stopnje obrabe.  Kljub veličastnim zagotovilom lahko v praksi dobite le nekaj eurov.

Zamenjava katalizatorja z rabljenim

To je najbolj tvegan način popravila. Rabljeni katalizatorji se običajno kupujejo na spletnih dražbah. Niso najcenejši in za njihovo namestitev morate plačati enako kot za namestitev novih.

Nikoli ne veste, v kakšnem stanju je katalizator in koliko časa bo trajalo, da preneha delovati. Če želimo prihraniti denar – boljša rešitev je nakup najcenejšega univerzalnega katalizatorja.

• Če je vaš avtomobil pokazal znake obrabe katalizatorja
• Če želite katalizator zamenjati z novim, izvirnim ali univerzalnim
• Če potrebujete pomoč pri izbiri in nakupu katalizatorja

Na Motointegrator.si boste našli primerno delavnico v vaši okolici in se dogovorili za sestanek v samo nekaj trenutkih.