Katalizator

četvrtak, 30.12.2010 14:41:00

Katalizatori su neizbježan dio ispušnog sustava svakog novog vozila u posljednjih desetak godina. Razlog leži u propisanim ekološkim normama o sastavu ispušnih plinova koje vozila moraju zadovoljavati. Tijekom protekle godine EKO TEST je postao stalni dio procedure pri tehničkom pregledu vozila te je time ispravnost rada katalizatora postala neophodna i u Hrvatskoj. Razlozi prestanka rada katalizatora te njihovi uzroci pobliže su pojašnjeni u ovom članku. Također su odgovorena i učestalo postavljana pitanja o radu katalizatora.

 

 

 

Motorna vozila uzrokuju onečišćenje zraka ostacima štetnih plinova u sastavu ispušnih plinova. Štetni plinovi najčešće nastaju kao posljedica nepotpunog izgaranja u prostoru cilindra.

 

Osim vode (H20) i ugljičnog dikosida (CO2) u ispušnim plinovima nalaze se i sljedeći plinovi:

CO – otrovni plin bez boje i mirisa

HC – neizgoreni ugljikovodici što pridonose stvaranju smoga

NOx – dušikovi oksidi aktivni pri nastajanju kiselih kiša

Katalizatori uklanjaju prisutnost nabrojenih spojeva u ispušnim plinovima pretvarajući ih u relativno bezopasne plinove poput vode i ugljičnog dioksida. Stoga ih nazivamo i trostupnjevanim katalizatorima.

Upotreba katalizatora je najefektivnija metoda uklanjanja štetnih plinova, a njihova efektivnost iznosi oko 90%.

Slika prikazuje ovisnost učinkovitosti katalizatora o lambda faktoru.

 

Katalizator postiže maksimalnu funkcionalnost kada motor radi sa omjerom goriva i zraka u smjesi u stehiometrijskom omjeru 14,7:1 (lambda faktor = 1) – odnosno sa 1 gramom goriva na 14,7 grama zraka. Tada je omjer zraka i goriva takav da se svaka molekula goriva može spojiti sa odgovarajućom molekulom kisika iz zraka, odnosno smanjuje se mogućnost pojave neizgorenih plinova u ispušnim plinovima. Također smanjuje se i mogućnost pojave viška molekula kisika koje se pri visokim temperaturama i tlakovima tijekom procesa izgaranja spajaju sa dušikom iz zraka i tvore štetne dušikove okside.

Stohiometrijski omjer zraka i goriva održava se regulacijskim krugom u kojem sudjeluju lambda sonda i centralno računalo vozila.

NAPOMENA: lambda faktor pri radu diesel motora i otto motora sa direktnim ubrizgavanjem u cilindar (noviji Volkswagenovi FSI motori) je u većem dijelu rada znatno veći od jedan te se katalizatori za takve motore razlikuju konstrukcijom.

 

U ovisnosti u očitanom lambda faktoru putem lambda sonde, centralno računalo regulira količinu ubrizganog goriva u usisnoj cijevi te se na taj način održava potrebni stehiometrijski omjer goriva i zraka neophodan za maksimalnu učinkovitost rada katalizatora.

Na slici je prikazan regulacijski krug katalizatora:

 

Katalizator se uvijek postavlja čim bliže motoru kako bi se smanjilo vrijeme zagrijavanja na potrebnu radnu temperaturu (250 – 270 °C  min). Tek pri tim temperaturama počinje odvijanje kemijskih reakcija u aktivnoj jezgri.

Katalizatore razlikujemo po materijalu od kojih je izrađena aktivna jezgra katalizatora odnosno monolit. Postoje dve vrste aktivne jezgre te po njima katalizatore djelimo na:

METALNE - jezgra od metala presvučenog aktivnim slojem
KERAMIČKE - jezgra od keramike presvučene aktivnim slojem

Metalni katalizatori su kvalitetniji, otporniji na toplinska opterećenja, stvaraju manji otpor prolasku ispušnih plinova, ali su i skuplji. Aktivna površina je prekrivena tankim slojem platine, rodija ili paladija koji djeluju kao katalizatori pri kemijskim reakcijama. Monolit je zavaren za nosivu konstrukciju te na taj način i otporniji na fizička oštećenja. Na slici se vidi presjek saćaste strukture metalne jezgre.

 

 


Keramički katalizatori su jeftiniji i nalaze se na većini manjih vozila kao serijski ugrađeni katalizatori. Monolit  je krhak i osjetljiv na udarce te je stoga omotan zaštitinim omotačem i umetnut u metalno kučište katalizatora. Aktivna površina je prekrivena aktivnim elementima (AlMg – silikat). Kvadratični oblik presjeka jezgre vidljiv je na slici.

 

Shematski prikaz rada katalizatora i njegove strukture prikazan je na sljedećoj slici:

 

Postoje mnogi razlozi otkazivanja katalizatora. Izuzetno je važno da se prigodom zamjene katalizatora utvrdi i razlog otkazivanja katalizatora kako bi se izbjegao ubrzani kvar zamjenskog katalizatora.

Fizička oštećenja -------------------------------------------------------------------

Jaki udari u kučište katalizatora mogu uzrokovati oštećenja keramičkog monolita. Keramički se monolit može izlomiti i nošen ispušnim plinovima začepiti u stražnjim dijelovima ispušnog sustava uzrokojući na taj način otežan rad motora. Fizička oštećenja su najčešći uzrok problema sa katalizatorima danas. Metalni monoliti su gotovo u potpunosti otporni na taj oblik oštećenja.

Dijagnoza:

Potražite udubine i ogrebotine na kučištu katalizatora ili zvonjavu unutar ispušnog sustava uzrokovanu odlomljenim dijelovima. Također i neispravni nosači ispušnog sustava odnosno motora uzrokuju vibracije koje mogu oštetiti monolit.  

Rješenje:

Ugradnja novog katalizatora. Zamjena nosača ispušnog sustava.

 

Onečišćenje olovom----------------------------------------------------------------

Kako bi se izbjeglo onečišćenje katalizatora olovom neophodno je koristiti bezolovna goriva. Naime, olovo stvara tanki film na aktivnoj površini katalizatora koji onemogućuje odvijanje procesa redukcije i oksidacije. Jedan ili dva puna tanka goriva s olovom su već dostatni za osjetnu degradaciju radne učinkovitosti katalizatora.

Dijagnoza:
Razina trovanja, odnosno učinkovitosti katalizatora proporcionalna je količini nataloženog olova u katalizatoru. Pomoču specijalnih detektora olova može se utvrditi onečišćenost katalizatora olovom. U slučajevima onečišćenja i od nekoliko miligrama potrebno je zamijeniti katalizator.

Rješenje:
Ugradnja novog katalizatora.

Greška u radu Lambda sonde-------------------------------------------------------

Greška u radu lambda sonde vodi do stvaranja gorive smjese u kojoj udjeli goriva i benzina odstupaju od idealnog stehiometrijskog omjera pri kojem je funkcija katalizatora maksimalno iskorištena. Ako je smjesa prebogata gorivom ponavlja se gore spomenuti problem ulaska neizgorenog goriva u sastav ispušnih plinova, a ako je presiromašna gorivom vozilo gubi na snazi. U tom slučaju katalizator ne obavlja zadovoljavajuće svoju funkciju te ne prolazi na eko-testu (previsok sastav NOx-a u ispušnim plinovima).

Dijagnoza:
Neispravan lambda faktor se može utvrditi na rezultatima eko-testa, dok se neispravnost lambda sonde provjerava specijalnim aparatima za tu namjenu.

Rješenje:
Zamjena katalizatora neće utjecati na rješenje ovog problema. Potrebno je zamjeniti lambda sondu.

Ulazak ulja i antifriza u prostor izgaranja--------------------------------------------

Ulje i antifriz koji greškom uđu u sastav ispušnih plinova mogu zapriječiti prolaz ispušnim plinovima u katalizatoru stvarajući guste obloge čađe unutar samog punjenja katalizatora.  Neizgoreni ugljik u obliku čađe nataložen u katalizatoru stvara slijedeće probleme. Kao prvo, naslage čađe onemogućuju odvijanje primarne funkcije katalizatora – smanjenja količine štetnih tvari (HC, CO, NOx) u ispušnim plinovima, te, kao drugo, zagušuju sitne rupice u punjenju katalizatora i na taj način blokiraju prolaz ispušnim plinovima, stvarajući povećani povratni pritisak u ispušnom sustavu. Posljedica toga su povećana toplinska opterećenja motora – time i kraći vijek trajanja, te povratak ispušnih plinova natrag u cilindar što znatno smanjuje korisnost procesa koji se odvija u cilindru i samim time manju snagu motora uz povećanu potrošnju goriva. Uzroci tomu mogu biti istrošene karike na klipovima, istrošene gumice na ventilima ili neispravna brtva na glavi motora.

Rješenje:

Zamjena katalizatora je privremeno rješenje jer potrebno je ukloniti problem koji uzrokuje ulazak ulja u ispušni sustav.

Istrošene sviječiće ili kablovi svijećica----------------------------------------------

Svijećice koje ne stvaraju iskru ili pak to čine u krivi trenutak, razlog su ulazu neizgorenog goriva u sastav ispušnih plinova. Neizgoreno gorivo u ispušnim plinovima izgara u katalizatoru zbog visokih temperatura odvijanja redukcijskih i oksidacijskih procesa u njemu, te još više povisuje vršne temperature procesa, koje pogoduju rastapanju i raspadanju punjenja samog katalizatora. Ispravnost svijećica i kablova svijećica trebalo bi redovito provjeravati i mijenjati u slučaju eventualnih neispravnosti

Dijagnoza:
Provjera ispravnosti svijećica i kablova

Rješenje:
Zamjena katalizatora je privremeno rješenje jer potrebno je zamijeniti neispravne svijećice odnosno kablove kako bi se izbjegao ponovni kvar katalizatora.

Višak neizgorenog goriva u ispušnim plinovima-----------------------------------




Gorivo koje izgara i na taj način daje snagu motora, predviđeno je da u potpunosti izgara u cilindru. Višak goriva koji ne stigne izgoriti u cilindru ulazi u sastav ispušnih plinova, te izgara u trenutku kad ispušni plinovi dođu do katalizatora, gdje je ujedno i najviša temperatura u cijelom ispušnom sustavu. To neželjeno izgaranje dodatno zagrijava katalizator do ekstremno visokih temperatura koje dovode do otapanja keramičkog punjenja katalizatora.



Mogući razlozi neispravnog omjera u zraka i benzina u gorivoj smjesi mogu biti slijedeći: nepravodoban trenutak paljenja svijećice, korodirani visokonaponski kablovi svijećica, neispravni senzor kisika u ispušnim plinovima (lambda sonda), neispravna brizgaljka goriva ili neispravni senzori rada motora.

Dijagnoza:
Neispravan rad motora, gubitak snage i momenta, čađa u ispušnim plinovima

Rješenje:
Katalizator treba mijenjati tek kad se ukloni primarni izvor neispravnosti u radu motora.

Starenje katalizatora-------------------------------------------------------------

Tijekom godina eksploatacije katalizatori gube svoju učinkovitost. Razni aditivi goriva i ulja, čestice metala i smeća u ispušnim plinovima te općeniti zamor materijala u katalizatoru uzrokuju smanjenje radne učinkovitosti, a samim time i porast štetnih tvari u ispušnim plinovima

Rješenje:
Zamjena katalizatora najbolje je rješenje problema, a kao prevencija preporučuje se redoviti servis vozila i korištenje aditiva koji su označeni kao CAT friendly.


 


 

 

 Koliko često je potrebno mijenjati katalizator?

Odgovor:
Teoretski, katalizator bi trebao nadmašiti radni vijek vozila. Međutim, uslijed ekstremnih termičkih i mehaničkih opterećenja kojima je katalizator izložen na vozilu potrebno je katalizator zamijeniti barem jedanput tijekom radnog vijeka vozila (svakih 100.000 – 150.000 km). Kod nekih vozila katalizatori se kvare i mnogo prije zbog keramičkih monolita.

Djeluje li katalizator tijekom kratkih intervala vožnje?

Odgovor:
Katalizator treba postići radnu temperaturu kako bi počeo vršiti predviđene kemijske procese. Vrijeme zagrijavanja iznosi otprilike 3 minute tijekom zimskog perioda. Približavanjem katalizatora motoru moguće je dodatno skratiti vrijeme potrebno za postizanje radne temperature.

Zašto ispušni plinovi katalizatora ponekad smrde po trulim jajima?

Odgovor:
Smrad po trulim jajima se ponekad pojavljuje uslijed stvaranja sumporovodika u katalizatoru od neizgorenih elemenata sumpora iz goriva. Obično se pojavljuje uslijed naglih promjena režima rada motora. Taj fenomen se najčešće javlja kod novijih vozila i postepeno nestaje s godinama.

Može li se katalizator popraviti?

Odgovor:
Katalizator je element koji se ne popravlja već mijenja. Nepovoljan sastav ispušnih plinova može biti prisutan i uz ispravni katalizator te je tada potrebno dijagnosticirati i ukloniti uzrok.

Da li katalizator utječe na performanse moga vozila?

Odgovor:
Ne, zato što je rad vozila optimiziran za konstrukciju ispušnog sustava u kojem je standardni i neizostavni član katalizator. Katalizator doduše uzrokuje dodatni protutlak u ispušnom sustavu, no zahvaljujući tomu stražnji ispušni lonci su manje restriktivne konstrukcije.

Postoje li katalizatori za diesel vozila?

Odgovor:
Postoje. Njihova konstrukcija je utoliko drugačija što su oni predviđeni prvenstveno za reakcije redukcije u svrhu smanjenja količine NOx – dušikovih oksida, koja je znatna kod diesel motora. Emisije HC i CO kod diesel motora su zanemarive.

Mogu li koristiti aditive za ulja i gorivo u vozila s katalizatorom?

Odgovor:
Preporučljivo je koristiti aditive koji su deklarirani kao CAT friendly.

Kako prepoznati ima li moje vozilo ili je imalo katalizator?

Odgovor:
Prisutnost lambda sonda pokazuje da je vaše vozilo imalo katalizator.

Povećaj sliku

Auspuh servis Trsat

Proizvodni obrt AUSPUH SERVIS TRSAT vl. Željko Bušljeta
Auspuh servis, ispušni sitemi, katalizator, popravak, auspusi, savijenje ispušnih cijevi.

Kontakt

Vrtlarski put 36, 51000 Rijeka
Otvori kartu
tel:
+385 51 216 530
mob:
+385 91 251 6945
mail:
buksi051@gmail.com
web:
http://servistrsat.fullbusiness.com
Copyright 2018 Proizvodni obrt AUSPUH SERVIS TRSAT vl. Željko Bušljeta Uvjeti korištenja
Zatvori prozor

Lokacija

Za odabir Vaše lokacije morate imati aktiviran JavaScript!

Adresa:

Vrtlarski put 36, 51000 Rijeka
Ova web stranica koristi "kolačiće" za pružanje boljeg korisničkog iskustva. Nastavkom pregledavanja pristajete na njihovu uporabu. Uredu