Защо ни е необходим катализатор в автомобила?

Проблемът със замърсяването на въздуха става все по-голям и ние всички физически го усещаме. Затова се обръща огромно внимание на основните замърсители и на тяхното ограничаване. Автомобилите са един от големите замърсители на околната среда и цялата автомобилна индустрия е впрегната в ограничаването на това замърсяване повече от 50 години. Катализаторът е устройството, което ограничава вредните емисии, изпускани от тях.

Какво е катализатор на кола?

Най-общо казано това е устройството, което намалява вредните вещества в отработените газове на двигателите с вътрешно горене като: въглероден окис, азотни окиси и въглеводороди. Наименованието му се дължи на факта, че за неутрализацията на вредните газове в устройството протичат химични реакции на отработените газове с катализатор. Като катализатори се използват благородни метали като платина, родий, паладий и други.

Съвременните катализатори се наричат още трикомпонентни, защото неутрализират трите основни токсични компонента на изпусканите газове:

• Азотни окиси - те са причинители на киселинните дъждове и смога и са отровни за човека и животните.
• Въглероден окис - смъртоносен за хората при концентрация във въздуха от 0,1%.
• Въглеводород - причинител на смог, отделните съединения са токсични.

От какво е направен катализаторът?

Той е част от изпускателната система на автомобила. Разположен е след изпускателния колектор на двигателя. Съставен е от:

• Метален корпус с входяща и изходяща тръба.
• Блок, който е клетъчна структура, осигуряваща голяма контактна работна повърхност с отработените газове. Най-често е керамичен, но е възможно и да е изработен от метал.
• Каталитично покритие от платина, паладий и родий, разположено върху клетъчната структура на керамичния блок. В някои последни модели автомобили се използва и златно покритие като по-евтин метал.
• Метален кожух, който изолира от топлината и защитава от механични повреди.

Как работи?

Изгорелите газове от двигателя през изпускателния колектор влизат в керамичния блок и запълват клетките. Катализаторите паладий и платина предизвикват окислителна реакция, в резултат на която неизгорелите въглеводороди се пробразуват в пара, а въглеродният оксид във въглероден диоксид. Родият пробразува азотните окиси в азот. И така пречистените отработени газове се отделят в атмосферата.

Решаваща роля за ефективността този процес играе работната температура. Реално реакцията започва при температура над 300 гредуса Целзий. Най-ефективна за пречистването и срока на експлоатация е температура в границите от 400 до 800 градуса Целзий. При по-високи температури се наблюдава ускорено износване на катализатора. Продължителна работа при температура над 1000 градуса Целзий води до повреда на устройството. Алтернатива на керамиката, която издържа на високи температури е гофрираната метална матрица от фолио. При нея като катализатоли се използват платина и паладий.

Видове катализатори

Тези устройства са различни за бензиновите и дизелови двигатели с вътрешно горене, макар принципа на действие да е сходно.

• За автомобилите с бензинови двигатели катализаторите са:
  • Окисляващи - една от първите конструкции на катализатор. При този вид се извършва само процеса окисление - т.е. неутрализират се въглеводородите и въглеродният оксид.
  • Двукорпусни - състоят се от два свързани корпуса. Първо се пречистват азотните окиси, а след това се извършва окисляването на въглеводорода и въглеродния оксид.
  • Трипътни или трикомпонентни - най-разпространената версия в момента. Извършва се неутрализация и на трите вредни компонента: азотни окиси, въглеводород и въглероден окис. Те са оборудвани с датчик за количеството кислород или така наречената ламбда сонда. Посредством нея се контролира количеството кислород, подавано на двигателя, за да работи ефективно.
  • Спортни катализатори - те са с повишена пропуксвателна способност,което повишава мощността на автомобила от 7 до 20%. Тези устройства отговарят на изискванията на Евро 4 и 5. зработени са с метален блок и са по-надеждни, но и по-скъпи в сравнение с трипътните.

  Напоследък и при бензиновите двигатели се поставят филтри да твърди частици, наречени GPF.

• При дизеловите двигатели в катализатора се извършват само окислителни процеси и се неутрализират въглеводорода и воглеродния оксид. За неутрализирането на азотните окиси се използват допълнителни способи като рециркулация на изгорелите газове или инжектирането на урея Ad Blue в изпускателната система. Тя взаимодейства с азотните окиси, като ги разгражда до азот и вода.

  Характерно за дизеловите двигатели е и наличието на филтър за твърди частици или така нареченият DPF(diesel particulate filter). Той улавя саждите, които се отделят при горенето. При необходимост от почистване, компютърът задава високооборотен режим на двигателя и саждите изгарят.

Причини за неработещ катализатор

Основната причина е , че това устройство е филтър и като такъв в един момент той се амортизира и трябва да се смени.

Повечето производители на каталитични устройства дават експлоатационен пробег от 100 000 до 200 000 километра. Това е относително, защото експлоатационният срок на катализатора е в пряка зависимост от условията на експлоатация. Причините за намаляване на срока на експлоатация на катализатора могат да са:

• Неизправна запалителна система - горивната смес не изгаря напълно в резултат на което се образуват сажди, които се натрупват в катализатора.
• Богата горивна смес - тя не изгаря напълно в цилиндровия блок и процесът на догаряне се извършва изпускателния колектор и катализатора. Това задръства устройството и през него не може да преминава въздух. Подобен проблем има и при няколкократни опити за стартиране на автомобила с бутане.
• Когато двигателят гори масло - при горенето се образува черен корозивен дим. Така върху катализатора оказват вредно въздействие не само продуктите от изгарянето на горивната смес, но и на маслото.
• Механична повреда като удар може да доведе до разрушаване на блока. Например при дълбока дупка, бордюр или друга неравност по пътя.

Признаци за неизправност

Катализаторът не може да откаже от веднъж. Преди окончателно да се задръсти ще се появят някои от следните признаци:

• На таблото светва лампата за неизправност в двигателя. Това може да се дължи на неверни показания на ламбда сондата. За да се установи, че причината е запушен катализатор е необходима допълнителна диагностика.
• Намалена мощност на двигателя, която се дължи на намалената пропусквателна способност на катализатора.
• Странични шумове под дъното. При високи обороти или при стартиране на автомобила се чуват удари.
• Слабо и равномерно налягане на газовете, излизащи от ауспуха. При нормална работа, поставяйки длан на изпускателната тръба ще усетите пулсации, които се дължат начина на работа на изпускателните клапани.

Как се проверява катализатор?

Най-точно в автосервиз с необходимото оборудване.

• Външен оглед - при наличието на механични повреди и вдлъбнатини, то най-вероятно и блокът е повреден. Необходимо е катализаторът да се свали и да се провери състоянието на клетките, но това не винаги е възможно и зависи от устройството.
• Проверка на налягането на отработените газове - извършва се с манометър, който се поставя на мястото на ламбда сондата. Връзката трябва да е херметична. Запалваме двигателя, повишаваме и задържаме оборотите на 2500 - 3000 оборота и задържаме за 10 секунди. Ако показанието на манометъра е повече от 0,3 кг/см2, то катализаторът се е задръстил.
• Диагностика с мотортестер - приборът се монтира на мястото на запалителната свещ, след което се стартира двигателя. Получената осцилограма ще покаже състоянието на катализатора.

Промиване и почистване на катализатор

Тази процедура може да помогне при условие, че клетъчната структура на блока е в нормално работно състояние. Ако клетките са разрушени или спечени, катализаторът трябва да се смени.

Профилактично почистване и промиване се извършва по два начина:

• Без демонтаж - препоръчва се на всеки 70 000 до 100 000 километра. В горивния резервоар се излива специална добавка за почистване на катализатори и се кара. След такова почистване от катализтора заедно с изгорелите газове ще се изхвърлят и саждите.
• При свалено устройство - отстранявате ламбда сондата, която почиствате от сажди:
  • Продухвате катализатора с компресор и налягане от 7 до 9 бара.
  • Напръсквате клетките със спрей за почистване на карбуратори спрей за карбуратори Bardahl или спрей за почистване на карбуратори MOTIP, или друг продукт за почистване на карбуратори. Напълнете препарата през двете дюзи.
  • Увивате карбуратора с парче плат и изчакайте 20 минути.
  • Промивате с пароструйка с гореща вода, както и вътрешната мрежа. След това продухвате с компресор.
  • Повторете цялата процедура отново.
  • Оставете устройството да изсъхне.

  Ако устройството не се почисти добре, то можете да го накиснете в нафта за 12 до 24 часа и след това да повторите горната процедура.

  Механично почистване не е желателно и се използва само в краен случай.

  Напоследък в някои автосервизи се предлага и машинно почистване. Сваленият катализатор се поставя в почистваща машина. За около три часа с различни процедури и препарати се премахват налепите и саждите от каналчетата на катализатора. Това възвръща работоспособността му и ви спестява не малко срадства.

Смяна на катализатор

Когато устройството е повредено и няма възможност да се възстанови има два варианта: да се подмени с ново или да се отстрани от автомобила. Поради високата стойност на оригиналните катализатори това си е сериозен проблем. Универсалните катализатори са по-евтини, но не винаги пасват добре с електрониката на автомобила. Възможни са отклонения от ефективната работа на двигателя и други системи. Затова по-безпроблемния вариант е да се закупи катализатор за съответната марка и модел автомобил.

За или против катализатора?

От техническа гледна точка на автомобила не му е нужен катализатор, за да работи добре. Точно обратното, за да се получи ефективно почистване на изгорелите газове и да се удължи живота на катализатора се ограничава мощността на автомобила, което води до по-голям разход на гориво. При запушен катализатор тези показатели се влошават още повече.

Наличието на катализатор се обуславя от следните причини:

• При съвременните автомобили отстраняването на катализатора е сложен процес. Едно махане на катализатор не е просто нещо, тъй като то е свързано с електрониката на автомобила. Всеки катализатор има от една до няколко ламбда сонди, които подават информация към компютъра на автомобила. Колкото по-нов е автомобила, толкова повече са сондите. А това може да доведе до влошаване на работата на двигателя и в някои случаи до по-висок разход на гориво.
• Без катализатор се увеличава шума в изпускателната система и разбира се вредните емисии изхърляни в атмосферата.
• На всеки автомобил, излизащ от производство се правят тестове за безопасност и съответствие с Европейските норми и други законодателства, в това влизат и замерванията за вредни емисии в изпускателната система. Той трябва да отговаря на определени норми, които се следят при всеки годишен технически преглед. При липса на катализатор тези норми няма да бъдат покрити и автомобилът няма да премине прегледа.
• Все повече се говори, а в някои страни и вече се прави ограничаване на достъпа до центровете на големите градове на автомобили, които не отговарят на определени стандарти. За всички коли без катализатор ограниченията, данъците и глобите ще нарастват все повече, докато окончателно изчезнат.
• И най-важната причина, поради която се монтират и непрекъснато подобряват тези устойства - намаляването на замърсяването на околната среда, защото това е нашият единствен дом.