Autokatalyzátor: na čo slúži, prevádzka a poruchy

El katalyzátor vozidla so spaľovacím motorom je zodpovedný za zníženie škodlivých plynov vznikajúcich pri spaľovaní paliva. Vlastne, jeho celé meno je Katalyzátor a existuje niekoľko hlavných typov podľa toho, či sú na naftu alebo benzín.

Povieme vám ich históriu, na čo slúžia, ako fungujú a koľko stoja. Okrem príznakov, ktoré prezrádzajú, že je chyba v katalyzátore.

Stručná história katalyzátora

Prvý prototyp katalyzátora na tieto účely bol vyvinutý vo Francúzsku a bol prvý patentovaný Eugenom Houdrym. Tento strojný inžinier založil v USA spoločnosť Oxy-Catalyst, ktorá sa ako prvá vyvinula katalyzátory pre komíny a neskôr pre vysokozdvižné vozíky, ktorá používala bezolovnatý benzín nízkej kvality. Neskôr vyvinul katalyzátor pre automobily, ktorý si nechal patentovať v roku 1956.

Po vylepšeniach Engelhard Corporation, ktoré vyvrcholili en 1973, objavilo sa prvý katalyzátor určený na hromadnú výrobu. Do roku 1975 malo takmer každé auto v Spojených štátoch jeden nainštalovaný, aby vyhovoval predpisom Agentúry na ochranu životného prostredia.

Odvtedy katalyzátory sa zlepšili v účinnosti a efektívnosti, až po varianty, ako sú selektívne redukčné katalyzátory (SCR), ktoré využívajú AdBlue. Aj keď sa používajú ako doplnok a nevylučujú konvenčný katalyzátor.

Na čo slúži katalyzátor?

Katalyzátor redukuje škodlivé plyny vznikajúce v spaľovacom motore. Bez nej by sme boli oveľa viac vystavení nasledujúcim škodlivým plynom:

• S bohatá zmes (viac paliva ako vzduchu) dochádza k nedokonalému spaľovaniu, pričom vzniká:
  • Nespálené uhľovodíky (HC): sú karcinogénne a dráždia dýchacie cesty a oči. Pokiaľ ide o životné prostredie, môžu vytvárať kyslé dažde a fotochemické výpary.
  • Oxid uhoľnatý (CO): v nízkych dávkach vyvoláva bolesti hlavy, dýchavičnosť a koordináciu, závraty, podráždenosť, zmätenosť a výpadky pamäti. Vo vysokých dávkach spôsobuje smrť bez toho, aby si to postihnutý človek uvedomoval, preto ho nazývajú tichý zabijak.
• S chudá zmes (viac vzduchu ako paliva) vznikajú oxidy dusíka, ktoré sú znázornené vzorcom NOx. Majú karcinogénne varianty a spôsobujú podráždenie dýchacích ciest a v dôsledku toho bronchopulmonálne stavy a dýchacie problémy.

Ako funguje katalyzátor?

Použitie materiálov v katalyzátore

Katalyzátor funguje vďaka kovom, ako je platina, ródium, zirkónium alebo paládium, ktoré majú katalytické vlastnosti. Teda schopnosť urýchliť chemickú reakciu. Každý z nich je určený pre iný typ škodlivého plynu:

• El Platina urýchľuje oxidáciu nespálených uhľovodíkov na ich premenu na oxid uhličitý a vodu. Chemický vzorec je nasledujúci: CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 -> xCO2 + (x+1) H2O.
• El ródium urýchľuje redukciu oxidov dusíka na dusík a kyslík: 2NOx -> xO2 + N2 a oxidáciu oxidu uhoľnatého na oxid uhličitý: 2CO + O2 -> 2CO2. Tiež sa používajú zirkónium o paládium, ktoré sú lacnejšie, ale menej efektívne.

Nezabudnite na ďalší katalyzátorový materiál. Tieto kovy sú usporiadané na keramickej štruktúre z cordierit, ktorý podporuje vysoké teploty výfukových plynov.

Tvar katalyzátora

Ako vidíte, katalyzátor používa určité kovy v pevnom stave na premenu plynov. Čo vedie k prekážke: ako dosiahnuť, aby sa plyn dostal čo najviac do kontaktu s týmito materiálmi, bez straty príliš veľkej rýchlosti. Z tohto dôvodu je keramická štruktúra katalyzátora vo forme matrice s pozdĺžnymi kanálikmi. Systém podobný ako vodíkový automobilový palivový článok ktorý, mimochodom, používa ako katalyzátor aj platinu. Aj keď v jeho prípade je distribúcia plynu oveľa jemnejšia, s oveľa zložitejšou štruktúrou.

Tieto pozdĺžne kanály umožňujú plynom prechádzať bez príliš dlhého zastavenia, ale môžu prísť do kontaktu s čo najväčším počtom stien. Majú teda viac ako 70 rúr na cm2.

Okrem toho moderné autá často používajú dva alebo dokonca tri katalyzátory, aby čo najviac eliminovali škodlivé plyny, aby boli v roku 6 v súlade s predpismi Euro 7 (k dátumu tohto článku) a Euro 2025 proti znečisťovaniu.

Okolo tejto matrice katalyzátora je tepelný štít a kovová vrstva. V opačnom prípade by teplo nahromadené v ňom mohlo poškodiť vozidlo alebo povrchy, na ktorých je zaparkované. Bez nej by mohol ľahko vzniknúť požiar.

Pracovná teplota katalyzátora

Aby kovy s katalytickými vlastnosťami pracovali s maximálnou účinnosťou, musí existovať konvenčný katalyzátor nad 500 ° C. To je dôvod, prečo je aspoň jeden z katalyzátorov motora zvyčajne blízko výfukové potrubie motora, čo je miesto, kde majú plyny stále veľmi vysokú teplotu.

Vďaka tomu katalyzátor sa predtým zahrieva a začatie odstraňovania škodlivých plynov trvá menej času. Keby sme videli katalyzátor pracujúci cez jeho ochranné vrstvy, videli by sme to keramická matrica a kovy v nej sú rozžeravené do červena.

Keď to viete, pochopíte to studený motor uvoľňuje viac škodlivých plynov než ten, ktorý už nejaký čas beží. Neoficiálne sa Toyota musela vysporiadať s týmto emisným problémom pri vývoji Prius. Vypnutie tepelného motora v prospech elektrického spôsobilo, že katalyzátor v mnohých prípadoch nedosiahol správnu prevádzkovú teplotu. Z tohto dôvodu museli vymyslieť systém, ktorý by odvádzal teplo zo spaľovacieho motora do katalyzátora inými prostriedkami.

Katalyzátor benzínového auta

Tieto katalyzátory sú zvyčajne trojcestné. To znamená, že majú tri katalyzačné systémy opísané vyššie: platina pre odstrániť nespálené uhľovodíky a ródium, zirkónium alebo paládium pre odstráňte NOx a CO.

Dôvodom sú benzínové motory uvoľňovať menej NOx než diesely a samotný katalyzátor ich môže znížiť Dosť. Aj keď v dôsledku pokroku v oblasti ochrany pred znečistením môžu mať modernejšie autá iné typy katalyzátorov.

katalyzátor dieselového auta

V dieselových motoroch sú konvenčné katalyzátory obojsmerné. To znamená, že sa starajú iba o odstránenie nespálených uhľovodíkov a CO. NOx zostali v rukách systémov recirkulácie plynu, ako je napr EGR ventil, ktorý ich vrátil do spaľovacej komory, aby úplne zhoreli.

K dispozícii je tiež Akumulátorový katalyzátor NOx, ktorá má dôležitú úlohu v boji systémov o ešte čistejšiu naftu a o splnenie budúcich emisných limitov, ktoré budú ešte prísnejšie ako teraz. Je umiestnený za oxidačným katalyzátorom a filtrom pevných častíc a má špeciálnu vrstvu, ktorá zachytáva oxidy dusíka z výfukových plynov.

V akumulačnom katalyzátore NOx sa rozlišujú dva rôzne typy prevádzky: Pri normálnej prevádzke (Lambda > 1) sa NO najprv oxiduje na NO2 a potom sa za vzniku dusičnanu (NO3) akumuluje v katalyzátore na oxid alkalického kovu. (napr. oxid bárnatý).

Rovnako ako filter pevných častíc skutočnou výzvou pre katalyzátor akumulácie NOx je regenerácia, teda periodické vyprázdňovanie akumulátora. Pre regeneráciu akumulátora musia byť vytvorené olejové podmienky vo výfukových plynoch (lambda < 1). Za týchto prevádzkových podmienok je toľko redukčného činidla (oxid uhoľnatý, vodík alebo rôzne uhľovodíky), že sa náhle uvoľní dusičnanová väzba a katalyzátor z ušľachtilého kovu sa premení na netoxický dusík (N2). Doba nabíjania je približne 30 až 60 sekúnd v závislosti od miesta prevádzky a regenerácia trvá 1 až 2 sekundy.

Na zistenie potreby regenerácie je potrebných veľa snímačov teploty a tlaku. Katalyzátor akumulátor dokáže znížiť emisie NOx až o 85 %.

Avšak súčasné dieselové autá majú tiež a SCR katalyzátor (selektívny redukčný katalyzátor). Je to ten, ktorý sa používa s prísadou o AdBlue, čo nie je nič iné ako močovina, ktorá sa rozprašuje do výfukových plynov predtým, ako sa dostanú k tomuto katalyzátoru. To iniciuje chemickú reakciu, ktorá rozkladá NOx na N2 a H2O, oveľa efektívnejšie ako staršie systémy.

Poruchy katalyzátora a ich symptómy

Väčšina z nich poruchy katalyzátora sú spôsobené nejakým predchádzajúcim problémom v motore. Napríklad prebytok paliva vo výfukovom systéme (príliš bohatá zmes) v dôsledku zlých sviečok, nesprávneho časovania alebo poškodeného lambda sondy. To spôsobuje, že katalyzátor dosiahne príliš vysokú teplotu, ktorá roztaví kovové komponenty a poruší keramickú matricu.

Môže sa tiež stať, že sa olej alebo nemrznúca zmes dostane do výfukového systému v dôsledku poškodených tesnení, tesnení ventily pokazené resp piestne krúžky opotrebované. To spôsobuje hromadenie sadzí v katalyzátore.

undefined príznaky zlyhania katalyzátora Sú to:

• Vôňa zhnitých vajec spôsobené sírou v benzíne, ktorá sa pri spaľovaní mení na sírovodík. Keďže v dôsledku poškodeného katalyzátora neprebieha premena plynov, sírovodík sa dostáva von.
• Strata energie, pretože výfukovému systému čiastočne bráni katalyzátor. Ak je táto prekážka spôsobená tým, že sa materiály topia a lámu, budete musieť vymeniť katalyzátor a zistiť, aká je chyba v motore, ktorá to spôsobila. Ak je to len prekážka špinou, môžete sa pokúsiť vyčistiť.
• Emisný test zlyhal. Zbytočne to vysvetľovať, pretože katalyzátor nepremieňa škodlivé plyny a test ukazuje, že nefunguje. V Španielsku je to Technická inšpekcia vozidiel (ITV).

• klepavý hluk pod autom, keď beží na voľnobeh alebo sa pohybuje. Spôsobujú ho časti rozbitej keramickej matrice vo vnútri katalyzátora, ktoré sa pohybujú výfukovými plynmi. Buďte opatrní, pretože ak sa tieto časti dostanú do tlmiča, výfukový systém sa môže viac upchať.
• Zvýšenie spotreby. Toto nie je príznakom zlého katalyzátora, ale je to príznak bohatej palivovej zmesi, ktorá má tendenciu pokaziť katalyzátor. Preto je to symptóm, ktorý treba brať do úvahy.
• Svieti kontrolka poruchy motora. Ak senzory auta zistia, že premena plynu neprebieha správne, riadiaca jednotka rozsvieti túto kontrolku. Hoci slúži aj na mnohé iné poruchy, ide o príznak, ktorý sám o sebe neindikuje poruchu katalyzátora. Vozidlo môžete pripojiť k čítačke OBD, aby ste videli, aký chybový kód zaregistrovalo, aby ste vedeli, o aký konkrétny problém ide.

Dávajte pozor na upchatie výfukového systému, pretože zvyšujú teplotu výfukového potrubia a iných potrubí a môžu spôsobiť oveľa vážnejšie škody na aute.

Hoci porucha motora je najčastejšou príčinou zlyhania katalyzátora, existujú aj modely, ktoré majú opakujúce sa problémy s katalyzátorom v dôsledku konštrukčných alebo výrobných chýb.

Cena katalyzátora

Ako ste videli v celom článku, existuje niekoľko typov katalyzátorov. Ich ceny sa teda môžu pri jednotlivých modeloch značne líšiť. Výmena katalyzátora za nový však zvyčajne býva medzi 600 a 1.000 eura pre osobné autá. V každom prípade môže byť toto číslo vyššie, ak sa okrem konvenčného katalyzátora použijú aj iné katalyzátory.

También existuje univerzálne katalyzátory za dobrú cenu kompatibilné s rôznymi modelmi. Aj keď musíte dbať aj na to, aby vyhovovalo euro predpisom, ktoré vaše auto má a je schválené. Potom odporúčame, aby montáž zveril profesionál, keďže ide o chúlostivý prvok.

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