Autokatalyzátor: k čemu slouží, provoz a závady

El katalyzátor vozidla se spalovacím motorem je odpovědná za snížení škodlivých plynů vznikajících při spalování paliva. Vlastně se jmenuje celým jménem katalyzátor a existuje několik hlavních typů v závislosti na tom, zda jsou pro naftu nebo benzín.

Řekneme vám jejich historii, k čemu slouží, jak fungují a kolik stojí. Kromě příznaků, které prozrazují, že je závada v katalyzátoru.

Stručná historie katalyzátoru

První prototyp katalyzátoru pro tyto účely byl vyvinut ve Francii a byl poprvé patentován Eugenem Houdrym. Tento strojní inženýr založil ve Spojených státech společnost Oxy-Catalyst, která se jako první vyvinula katalyzátory pro komíny a později pro vysokozdvižné vozíky, která používala bezolovnatý benzín nízké kvality. Později vyvinul katalyzátor pro automobily, který si nechal patentovat v roce 1956.

Po vylepšení korporace Engelhard, která vyvrcholila en 1973, objevil se první katalyzátor určený pro sériovou výrobu. V roce 1975 mělo téměř každé auto ve Spojených státech jeden nainstalovaný, aby vyhovoval předpisům Agentury pro ochranu životního prostředí.

Od té doby katalyzátory se zlepšily jak v účinnosti, tak v efektivitě, až po varianty, jako jsou selektivní redukční katalyzátory (SCR), které využívají AdBlue. I když se používají jako doplněk a nevylučují konvenční katalyzátor.

K čemu slouží katalyzátor?

Katalyzátor snižuje škodlivé plyny vznikající ve spalovacím motoru. Bez něj bychom byli mnohem více vystaveni následujícím škodlivým plynům:

• S bohatá směs (více paliva než vzduchu) dochází k nedokonalému spalování, které vytváří:
  • Nespálené uhlovodíky (HC): jsou karcinogenní a dráždí dýchací cesty a oči. Pokud jde o životní prostředí, mohou vytvářet kyselé deště a fotochemické výpary.
  • Oxid uhelnatý (CO): v nízkých dávkách vyvolává bolesti hlavy, dušnost a koordinaci, závratě, podrážděnost, zmatenost a výpadky paměti. Ve vysokých dávkách způsobuje smrt, aniž by si to postižený uvědomoval, proto se tomu říká tichý zabiják.
• S libová směs (více vzduchu než paliva) vznikají oxidy dusíku, které jsou znázorněny vzorcem NOx. Mají karcinogenní varianty a způsobují podráždění dýchacích cest a v důsledku toho bronchopulmonální stavy a dýchací potíže.

Jak funguje katalyzátor?

Použití materiálů v katalyzátoru

Katalyzátor funguje díky kovům, jako je platina, rhodium, zirkonium nebo palladium, které mají katalytické vlastnosti. Tedy schopnost urychlit chemickou reakci. Každý je určen pro jiný typ škodlivého plynu:

• El Platina urychluje oxidaci nespálených uhlovodíků a přeměňuje je na oxid uhličitý a vodu. Chemický vzorec je následující: CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 -> xCO2 + (x+1) H2O.
• El rhodium urychluje redukci oxidů dusíku na dusík a kyslík: 2NOx -> xO2 + N2 a oxidaci oxidu uhelnatého na oxid uhličitý: 2CO + O2 -> 2CO2. Také se používají zirkonium o palladium, které jsou levnější, ale méně účinné.

Nezapomeňte na další katalyzátorový materiál. Tyto kovy jsou uspořádány na keramické struktuře cordierit, který podporuje vysoké teploty výfukových plynů.

Tvar katalyzátoru

Jak vidíte, katalyzátor používá určité kovy v pevném stavu k přeměně plynů. Což vede k překážce: jak zajistit, aby se plyn dostal do co největšího kontaktu s těmito materiály, aniž by přitom ztratil příliš velkou rychlost. Z tohoto důvodu je keramická struktura katalyzátoru ve formě matrice s podélnými kanálky. Systém podobný jako vodíkový automobilový palivový článek která mimochodem používá jako katalyzátor také platinu. I když v jeho případě je distribuce plynu mnohem jemnější, s mnohem složitější strukturou.

Tyto podélné kanály umožňují plynům procházet bez příliš dlouhého zastavení, ale dostat se do kontaktu s co největším počtem stěn. Mají tedy více než 70 trubek na cm2.

Moderní automobily navíc často používají dva nebo dokonce tři katalyzátory, aby co nejvíce eliminovaly škodlivé plyny, aby byly v roce 6 splněny předpisy Euro 7 (k datu tohoto článku) a Euro 2025 proti znečištění.

Kolem této matrice katalyzátoru je tepelný štít a kovová vrstva. V opačném případě by teplo nahromaděné v něm mohlo poškodit vozidlo nebo plochy, kde je zaparkováno. Bez něj by mohl snadno vzplanout požár.

Pracovní teplota katalyzátoru

Aby kovy s katalytickými vlastnostmi pracovaly s maximální účinností, musí být konvenční katalyzátor nad 500 ° C. To je důvod, proč alespoň jeden z katalyzátorů motoru je obvykle blízko výfukové potrubí motoru, což je místo, kde mají plyny stále velmi vysokou teplotu.

Díky tomu, katalyzátor se předtím zahřeje a zahájení odstraňování škodlivých plynů trvá méně času. Kdybychom viděli katalyzátor procházející svými ochrannými vrstvami, viděli bychom to keramická matrice a kovy v ní jsou rozžhavené.

Když to budete vědět, pochopíte to studený motor uvolňuje více škodlivých plynů než ten, který už nějakou dobu běží. Neoficiálně se Toyota musela s tímto emisním problémem vypořádat při vývoji modelu Prius. Vypnutí tepelného motoru ve prospěch elektrického způsobilo, že katalyzátor v mnoha případech nedosáhl správné provozní teploty. Z tohoto důvodu museli vymyslet systém, který by teplo ze spalovacího motoru odváděl do katalyzátoru jinými prostředky.

Katalyzátor benzínového auta

Tyto katalyzátory jsou obvykle trojcestné. To znamená, že mají tři katalyzační systémy popsané výše: platina pro odstranit nespálené uhlovodíky a rhodium, zirkonium nebo palladium pro odstranit NOx a CO.

Je tomu tak proto, že benzínové motory uvolňovat méně NOx než diesely a samotný katalyzátor je může snížit Dost. Ačkoli kvůli pokrokům v ochraně před znečištěním mohou mít modernější vozy jiné typy katalyzátorů.

katalyzátor dieselového auta

U dieselových motorů jsou konvenční katalyzátory dvoucestné. To znamená, že se starají pouze o odstranění nespálených uhlovodíků a CO. NOx byly ponechány v rukou systémů recirkulace plynu, jako je např EGR ventil, která je vrátila do spalovací komory, aby zcela shořela.

K dispozici je také Katalyzátor akumulátoru NOx, která má důležitou roli v boji systémů za ještě čistší naftu a plnění budoucích emisních limitů, které budou ještě přísnější než nyní. Je umístěn za oxidačním katalyzátorem a filtrem pevných částic a má speciální vrstvu, která zachycuje oxidy dusíku z výfukových plynů.

V akumulačním katalyzátoru NOx se rozlišují dva různé typy provozu: Při normálním provozu (Lambda > 1) se NO nejprve oxiduje na NO2 a poté se za vzniku dusičnanů (NO3) hromadí v katalyzátoru na oxidovou alkálii. kov (např. oxid barnatý).

Stejně jako filtr pevných částic skutečnou výzvou pro katalyzátor akumulace NOx je regenerace, tedy periodické vyprazdňování akumulátoru. Pro regeneraci akumulátoru musí být vytvořeny olejové podmínky ve výfukových plynech (lambda < 1). Za těchto provozních podmínek je tolik redukčního činidla (oxid uhelnatý, vodík nebo různé uhlovodíky), že se náhle uvolní dusičnanová vazba a katalyzátor z ušlechtilého kovu se přemění na netoxický dusík (N2). Doba nabíjení je asi 30 až 60 sekund v závislosti na místě obsluhy a regenerace trvá 1 až 2 sekundy.

K detekci potřeby regenerace je zapotřebí mnoho snímačů teploty a tlaku. Katalyzátor akumulátor dokáže snížit emise NOx až o 85 %.

Nicméně, současné dieselové vozy mají také a SCR katalyzátor (selektivní redukční katalyzátor). Je to ten, který se používá s přísadou Ad modrá, což není nic jiného než močovina, která se rozstřikuje do výfukových plynů, než se dostanou k tomuto katalyzátoru. To iniciuje chemickou reakci, která rozkládá NOx na N2 a H2O, mnohem efektivněji než starší systémy.

Poruchy katalyzátoru a jejich příznaky

Většina poruchy katalyzátoru jsou způsobeny nějakým předchozím problémem v motoru. Například přebytek paliva ve výfukovém systému (příliš bohatá směs) v důsledku špatných zapalovacích svíček, nesprávného časování nebo poškozené lambda sondy. To způsobuje, že katalyzátor dosáhne příliš vysoké teploty, která roztaví kovové součásti a poruší keramickou matrici.

Může se také stát, že se do výfukového systému dostane olej nebo nemrznoucí kapalina v důsledku poškozených těsnění nebo těsnění ventily zkažené popř pístní kroužky opotřebované. To způsobuje hromadění sazí v katalyzátoru.

L příznaky selhání katalyzátoru Zvuk:

• Vůně zkažených vajec způsobené sírou v benzínu, která se při spalování mění na sirovodík. Jelikož v důsledku poškozeného katalyzátoru nedochází k přeměně plynů, dostává se sirovodík ven.
• Ztráta moci, protože výfukový systém je částečně ucpaný katalyzátorem. Pokud je tato překážka způsobena tím, že se materiály taví a lámou, budete muset vyměnit katalyzátor a zjistit, jaká je závada v motoru, která to způsobila. Pokud je překážkou pouze nečistota, můžete ji zkusit vyčistit.
• Test emisí selhal. Je zbytečné to vysvětlovat, protože katalyzátor nepřeměňuje škodlivé plyny a test ukazuje, že nefunguje. Ve Španělsku je to Technická inspekce vozidel (ITV).

• rachotivý hluk pod vozem, když běží na volnoběh nebo se pohybuje. Je to způsobeno částmi rozbité keramické matrice uvnitř katalyzátoru, kterou pohybují výfukové plyny. Buďte opatrní, protože pokud se tyto kusy dostanou do tlumiče, výfukový systém se může více ucpat.
• Zvýšení spotřeby. To není příznak špatného katalyzátoru, ale je to příznak bohaté palivové směsi, která má tendenci katalyzátor rozkládat. Proto je to symptom, který je třeba vzít v úvahu.
• Svítí kontrolka poruchy motoru. Pokud čidla vozu zjistí, že přeměna plynu neprobíhá správně, řídící jednotka rozsvítí tuto kontrolku. Přestože slouží i pro mnoho dalších závad, je to příznak, který sám o sobě neindikuje poruchu katalyzátoru. Vůz můžete připojit k čtečce OBD a zjistit, jaký chybový kód zaregistroval, abyste věděli, o jaký konkrétní problém se jedná.

Pozor na ucpání výfukového systému, protože zvyšují teplotu výfukového potrubí a dalších potrubí a mohou způsobit mnohem vážnější poškození vozu.

Přestože je selhání motoru nejčastější příčinou selhání katalyzátoru, existují i ​​modely, které mají opakující se problémy s katalyzátorem kvůli konstrukčním nebo výrobním vadám.

Cena katalyzátoru

Jak jste viděli v celém článku, existuje několik typů katalyzátorů. Jejich ceny se tedy mohou u jednotlivých modelů značně lišit. Výměna katalyzátoru za nový však obvykle je mezi 600 a 1.000 eura pro osobní vozy. V každém případě může být toto číslo vyšší, pokud jsou kromě konvenčního katalyzátoru použity další katalyzátory.

También existuje univerzální katalyzátory za dobrou cenu kompatibilní s různými modely. I když se také musíte ujistit, že splňuje předpisy Euro, které vaše auto má a je schválený. Pak doporučujeme, aby montáž provedl profesionál, protože jde o choulostivý prvek.

Obrázky – Frankieleon, Riley Kaminer, Duurzaam Bedrijfsleven, Gonzalo Malpartida