Sve što trebate znati o katalizatoru?

Ispod svakog automobila nalazi se (ili bi se barem trebao nalaziti) katalizator, čija je zadaća smanjenje toksičnih ispušnih plinova. Čemu služi katalizator? Koje probleme može stvoriti? Koji su simptomi kvara katalizatora? Kako popraviti katalizator? Može li popravak biti jeftin?

Bez obzira na to, koristi li automobil dizel, benzin ili plin kao gorivo, svima im je zajednički ispušni sustav. Primarna zadaća ispušnog sustava je uklanjanje prljavštine bilo koje vrste, koja nastaje prilikom sagorijevanja goriva, dok je sekundarna zadaća njihovo neutraliziranje, kako bi bili što manje štetni po naše zdravlje. Upravo za tu zadaću služi katalizator, montiran u ispušnom sustavu ispod automobila.

Prvi automobili opremljeni katalizatorima na europskom tržištu, pojavili su se 1986. godine. Automobili opremljeni katalizatorima sadržavali su posebne oznake. S uvođenjem Euro normi za emisije goriva (Euro 1 od 1993. godine), primjena katalizatora postala je obavezna. Osoba čiji automobil nije posjedovao katalizator, nije dobila odobrenje i nije mogla prodavati svoj automobil na prostoru EU. Što su norme bile oštrije, to je veću ulogu imao katalizator. Katalizatori korišteni kod benzinaca i dizelaša razlikuju se po sadržaju zaštitnog premaza, jer se također razlikuju i sastavi ispušnih plinova.

Od čega je izrađen katalizator?

Katalizator se sastoji od četiri osnovna elementa, a to su:

• Kućište- metalna, duguljasta piksa, najčešće u obliku cilindra s toplinskom izolacijom. Radi se o ispušnoj cijevi, sprovedenoj s prednje strane automobila za prikupljanje plinova iz ispušne grane. Iz katalizatora izlazi još jedna cijev koja očišćene plinove provodi prema ispuhu.
• Prijenosnik -presjek unutarnje strukture ima oblik saća i sastoji se od tisuće kanalića koji omogućuju cirkuliranje ispušnih plinova. Izrađen je od metala (metalni prijenosnik), ili od keramike (keramički prijenosnik, najčešće je izrađen od aluminij-magnezij silikata).
• Srednji sloj - ima porozna svojstva i pokriva cijelu površinu kanalića prijenosnika. Njegov zadatak je osigurati dobre uvjete drugom sloju.
• Katalitički aktivan sloj- izrađen od elemenata koji imaju zadaću izazvati kemijsku reakciju (katalitičku) u doticaju sa štetnim sastojcima ispušnih plinova te njihovu neutralizaciju. To je najskuplji i najvažniji dio katalizatora.

Katalitički aktivan sloj prekriven je tankim i skupim kemijskim elementima. Npr. na tipičnom trostrukom katalizatoru koriste se razni slojevi platine, rodija i paladija.

Ranije u tekstu spomenuli smo da se katalizatori u benzinskim i dizel vozilima međusobno razlikuju.

• Oksidacijski katalizatori – smanjuju količinu ugljičnog monoksida i HC ugljikovodika te krutih čestica u ispušnim plinovima dizela
• Trostruki katalizatori (trosmjerni) – smanjuju količinu ugljičnog monoksida i HC ugljikovodika te reduciraju dušikove monokside kod benzinaca

Gdje se katalizator montira u automobilima?

Najčešće nekoliko centimetara iza ispušne grane. Postoji i druga metoda, tzv. uložaka, koji se montiraju u usisnoj grani. U novijim automobilima koji zadovoljavaju stroge standarde emisija, koriste se dva ili tri katalizatora.

Kako katalizator funkcionira u praksi?

Nakon pokretanja pogonske jedinice, u katalizator pristižu ispušni plinovi iz motora. Katalizator se mora zagrijati do minimum 300˚C, kako bi se u njemu mogle odvijati katalitičke reakcije. Katalizator radi optimalno kada njegov uložak izložen temperaturi od 400 do 800˚C. Da bi se ubrzalo zagrijavanje katalizatora, primjenjuju se dodatna rješenja – najčešće toplinskom izolacijom ispod kućišta katalizatora (najjeftinije rješenje), rjeđe grijalicama ili dovođenjem dodatnog zraka do ispušne grane.

Ispred katalizatora i odmah iza njega smještene su lambde sonde, senzori, koji provjeravaju postotak zraka u ispušnim plinovima. Sonde šalju signal računalu koje upravlja radom motora. Ako je udio zraka u ispušnim plinovima previsok, to znači da motor radi na neodgovarajućoj smjesi goriva. Računalo povećava količinu ubrizganog goriva i obrnuto.

Kakve to veze ima s katalizatorom? S promjenama u sastavu smjese goriva, u katalizatoru dolazi do procesa redukcije i oksidacije. Procesi redukcije smanjuju količinu otrovnih dušikovih monoksida, procesi oksidacije smanjuju količinu ugljičnog monoksida (redukcija na ugljični dioksid) i HC ugljikovodika (redukcija na pare i ugljični dioksid). Procesi redukcije i oksidacije se javljaju naizmjenično, a zahvaljujući njima raste i stupanj pretvorbe katalizatora (točnije njegova efikasnost) – čak i do 98 %.

Pogledajmo kako katalizator pročišćuje ispušne plinove u praksi

• Ugljični monoksid – prije katalizatora iznosi 1%, nakon katalizatora – 0,1%
• HC ugljikovodici – prije katalizatora iznose: do 100 ppm, nakon katalizatora: do 20ppm

Ugljični dioksid – prije katalizatora iznosi – do 14%, nakon katalizatora - do 15,4%

Uvođenje novih, rigoroznijih normi za emisije ispušnih plinova dovelo je do toga da katalizatori više nisu dovoljni za pročišćavanje ispušnih plinova u dizelima. Postalo je neophodno korištenje dodatnih DPF/FAP filtera (od Euro 4 norme) i sustava selektivne katalitičke redukcije SCR (od Euro 6 norme). Osim toga obavezna je primjena (u autima s benzinskim i dizel motorima) sustava za recirkulaciju ispušnih plinova EGR, koji smanjuje količinu ugljičnog monoksida.

Više o ovoj temi pročitajte na web stranicama Motointegratora.

https://motointegrator.com/hr/hr/upute/tehnicki-savjeti/katalizator-cemu-sluzi-i-s-kojim-se-problemima-mozete-susresti