Po kiekvienu automobiliu yra (bent jau turėtų būti) metalinis bakelis, mažinantis išmetamųjų dujų toksiškumą. Šis bakelis tyliai veikia ir atlieka savo funkciją, kol vieną gražią dieną... ima ir sugenda. Kiek kainuoja katalizatorius? Daugeliu atvejų tiek, kad vairuotojas griebiasi už galvos. Kam reikalingas katalizatorius? Kokias problemas jis gali sukelti? Kokie jo gedimo požymiai? Kaip suremontuoti automobilio katalizatorių? Ar galima tai padaryti pigiai?
Kas yra automobilio katalizatorius ir kam jis reikalingas?
Nesvarbu, kokius degalus vartoja automobilis - benziną, dyzeliną ar dujas - kiekvienas jų turi išmetimo sistemą. Šios sistemos pagrindinė paskirtis - šalinti visas liekanas, susidarančias degant degalams. O kita funkcija - pašalinti jų kenksmingumą iki tokio lygio, kad nekeltų pavojaus sveikatai. Būtent šiam tikslui naudojamas įtaisas, sumontuotas metaliniame cilindre po automobiliu.
Katalizatorius yra viena svarbiausių modernaus automobilio išmetamųjų dujų sistemos dalių, kuri paverčia kenksmingas medžiagas mažiau kenksmingomis prieš joms patenkant į aplinką. Katalizatorius - tai įrenginys, montuojamas automobilio išmetimo sistemoje. Katalizatorius veikia panašiai kaip vandens filtras: užterštos išmetamosios dujos pereina per katalizatorių ir išeina švaresnės. Redukcijos reakcija sumažina azoto oksidų (NOx) kiekį, paversdama juos azotu ir deguonimi. Oksidacijos reakcija paverčia anglies monoksidą (CO) ir angliavandenilius (HC) į anglies dioksidą ir vandens garus. Trijų krypčių katalizatoriaus vaidmuo yra apsaugoti aplinką. Ir paverskite jį nekenksmingu CO2, H2O ir N2, būtent anglies dioksidas, vandens ir azoto.
Katalizatorius mažina kenksmingų dujų kiekį, taigi apsaugo aplinką ir žmogaus sveikatą. Kitas teigiamas dalykas - katalizatoriui nereikia jokio techninio aptarnavimo. Jis gerai atlieka savo darbą, kol automobilis nuvažiuoja apie 100 tūkstančių kilometrų. Vėliau katalizatorius keičiamas.
Istorija ir evoliucija
Pirmieji automobiliai su katalizatoriais Europos rinkoje atsirado 1986 metais. Automobiliai su įrengtais katalizatoriais buvo ženklinami specialiais ženklais. Įsigaliojus teršalų išmetimo standartams „Euro“ („Euro 1“ - nuo 1993 metų), katalizatorių naudojimas tapo privalomas. Automobiliams be katalizatoriaus nebuvo išduodamas ES tipo patvirtinimo sertifikatas ir jų nebuvo galima parduoti ES teritorijoje. Pati konstrukcija keitėsi. Kuo griežtesni buvo standartai, tuo veiksmingesni turėjo būti katalizatoriai.
Nuo 1975 metų JAV, Japonijoje, šiek tiek vėliau ir Europoje imta rūpintis, kad būtų naudojami katalizatoriai. Daugelyje šalių katalizatorių privalo turėti kiekvienas naujas lengvasis automobilis.
Katalizatoriaus sandara
Katalizatorių sudaro keturi pagrindiniai elementai:
- Korpusas - pailgas metalinis bakelis, dažniausiai cilindro formos (arba kiek suspaustas), su termoizoliacija. Iš automobilio priekio pusės prie jo yra pritvirtintas išmetimo vamzdis, surenkantis išmetamąsias dujas iš išmetimo kolektoriaus. Iš katalizatoriaus išeina kitas vamzdis, kuriuo išvalytos išmetamosios dujos patenka į duslintuvą.
- Karkasas - vidinis korio pavidalo pagrindo blokas, sudarytas iš tūkstančių kanalų, per kuriuos pereina išmetamosios dujos. Gaminamas iš metalo (metalinis karkasas) arba iš keramikos (keraminiai karkasai dažniausiai gaminami iš aliuminio-magnio silikato).
- Tarpinis sluoksnis - porėtas ir dengia visą karkaso kanalų paviršių. Jo paskirtis - sudaryti geras sąlygas kitam sluoksniui.
- Aktyvusis katalitinis sluoksnis - pagamintas iš medžiagų, kurios chemiškai reaguoja su kenksmingomis išmetamųjų dujų sudedamosiomis dalimis ir pašalina jų kenksmingumą. Tai brangiausia ir svarbiausia katalizatoriaus dalis.
Aktyvusis katalitinis sluoksnis sudarytas iš retų ir brangių cheminių elementų. Pavyzdžiui, tipiniame trijų kanalų katalizatoriuje naudojama platina, rodis ir paladis. Taigi aišku, kodėl katalizatoriai buvo vagiami ir superkami. Atlikus tam tikrus veiksmus iš jų galima išgauti platiną.
Jo darbinė dalis yra smulkiai akyta, korio pavidalo - taip į mažą tūrį telpa didelį paviršiaus plotą turinti aktyvioji medžiaga. Dauguma modernių automobilių turi trijų dalių katalizatorius. Kiekviena šių dalių redukuoja po vieną išmetamųjų dujų komponentą: anglies monoksidą, angliavandenilius ir azoto oksidus. Katalizatoriai būna dviejų rūšių: redukciniai ir oksidaciniai. Abiejų rūšių aktyvioji medžiaga yra keraminė, padengta kelių atomų storio katalizinių savybių turinčių metalų (platinos, radžio ar paladžio) sluoksniu.
Veikimo principas
Įjungus automobilio variklį, į katalizatorių patenka išmetamosios dujos. Katalizatorius turi įkaisti bent iki 300 °C, nes tik tada jame gali vykti katalizinės reakcijos. Katalizatorius veikia optimaliai, kai jo įdėklo temperatūra 400-800 °C. Įkaitimui pagreitinti naudojami papildomi sprendiniai - dažniausiai katalizatoriaus korpuso termoizoliacija (tai pigiausias sprendinys), rečiau - šildytuvai arba papildomas oro tiekimas į išmetimo kolektorių.
Prieš katalizatorių ir iškart po jo sumontuoti deguonies jutikliai (nustatantys degalų ir oro santykį), tai yra jutikliai, analizuojantys procentinį oro santykį išmetamosiose dujose. Jutikliai perduoda signalą į variklio darbą valdantį kompiuterį. Jei oro santykis išmetamosiose dujose yra per aukštas, vadinasi, variklis dirba su liesu mišiniu, todėl kompiuteris padidina įpurškiamų degalų kiekį. Ir atvirkščiai - jei deguonies kiekis mišinyje per mažas, degalų kiekis sumažinamas.
Kartu su degalų mišinio pokyčiais katalizatoriuje vyksta teršalų mažinimo ir oksidacijos procesai, kuriems reikalingas deguonis. Vykstant mažinimo procesamsmažėja nuodingų azoto oksidų kiekis, vykstant oksidacijos procesamsmažėja anglies oksidų (paverčiami anglies dioksidu) ir angliavandenilių (HC) (paverčiami garais ir anglies dioksidu) kiekis. Mažinimo ir oksidacijos procesai vyksta pakaitomis ir dėl jų padidėja katalizatoriaus našumas - net iki 98 %.
Pažvelkime, kaip katalizatorius išvalo išmetamąsias dujas:
- Anglies oksidas: prieš katalizatorių - 1 %, po katalizatoriaus - 0,1 %
- Angliavandeniliai (HC): prieš katalizatorių - iki 100 ppm, po katalizatoriaus - iki 20 ppm
- Anglies dioksidas: prieš katalizatorių - iki 14 %, po katalizatoriaus - iki 15,4 %
Šiuolaikiniuose katalizatoriuose veikia cheminė kontrolės sistema. Katalizatoriaus korpuse montuojamas vadinamasis lambda zondas, jis matuoja deguonies kiekį išmetamosiose dujose. Duomenys iš zondo siunčiami į elektroninį variklio valdymo bloką (ECU). Pagal gautus duomenis valdymo blokas reguliuoja degiojo mišinio degalų ir oro santykį, taigi užtikrina geresnį degalų sudegimą ir oksiduoti reikalingo deguonies tiekimą katalizatoriui.
Katalizatorių tipai
Katalizatoriai, naudojami benzininiuose ir dyzeliniuose automobiliuose, skiriasi aktyviojo sluoksnio sandara, nevienoda ir jų išmetamų dujų sudėtis.
- Oksidaciniai katalizatoriai mažina dyzelinių variklių išmetamosiose dujose anglies oksidų ir angliavandenilių bei kietųjų dalelių kiekį.
- Trijų funkcijų (trijų kanalų) katalizatoriai benzininiuose automobiliuose - neutralizuoja anglies oksidus ir angliavandenilius bei sumažina azoto oksidų kiekį.
Paprasčiausios katalizatorių rūšys yra redukciniai ir oksidaciniai katalizatoriai. Pirmieji tik sumažina azoto oksidų kiekį išmetamosiose dujose, o antrieji tik sumažina anglies oksido ir angliavandenilių kiekį. Šiuo metu tokie katalizatoriai jau nenaudojami po vieną. Jie įeina į trijų funkcijų, vadinamųjų trikanalių, katalizatorių sudėtį ir montuojami tik su benzininiais varikliais. Trijų funkcijų katalizatoriai (Three Way Catalyst, TWC) redukuoja azoto oksidus ir tuo pat metu oksiduoja angliavandenilius ir anglies oksidą. Dėl griežtėjančių teršalų emisijos normų reikalavimų pavieniai katalizatoriai keičiami kelių katalizatorių sistemomis. Kiek kitoks principas taikomas dyzeliniuose varikliuose. Su šiais varikliais naudojami oksidaciniai katalizatoriai, kurie tik oksiduoja angliavandenilius ir angies oksidą. Kodėl toks sprendimas? Jis pagrįstas tuo, kad dėl dyzeliniuose varikliuose naudojamo lieso degalų mišinio azoto oksidų redukcija neįmanoma (ji vyksta benzininiuose varikliuose). Azoto oksidų redukcijai dažnai naudojami papildomi katalizatoriai su šlapalo tirpalu, atliekančiu reakcijų katalizatoriaus funkciją.
Keraminiai ir metaliniai katalizatoriai
Šiuo metu naudojami automobilių katalizatoriai skiriasi medžiaga, iš kurios jie pagaminti. Yra dvi jų rūšys: su metaliniu arba su keraminiu kataliziniu bloku. Katalizatoriai su metaliniu bloku įkaista ir darbinę temperatūrą pasiekia greičiau nei katalizatoriai su metaliniu bloku, todėl išmetamąsias dujas išvalo greičiau. Be to, metalinis katalizatoriaus blokas yra atsparesnis mechaniniams pažeidimams. Dėl smūgio, pavyzdžiui, atsitrenkus akmeniui nuo kelio dangos, metalas tik deformuosis, o keramika negrįžtamai suskils. Taip pat svarbus didesnis metalinių katalizatorių atsparumas temperatūriniams šokams: maksimali temperatūra, kuri gali pažeisti metalinį bloką, siekia apie 1300 °C, o keraminių katalizatorių - vos apie 800 °C.
Kur automobilyje montuojamas katalizatorius?
Dažniausiai keliasdešimt centimetrų po išmetimo kolektoriaus. Taip pat yra kitas metodas - vadinamieji įdėklai išmetimo kolektoriuje. Naujesniuose automobiliuose, atitinkančiuose aukščiausius teršalų išmetimo standartų reikalavimus, naudojami du arba trys katalizatoriai.
Katalizatoriaus gedimo priežastys ir požymiai
Automobilio katalizatorius veikia labai sunkiomis sąlygomis. Automobiliui važiuojant, išmetimo sistema dreba, veikia ir papildomos dėl nelygios kelio dangos atsirandančios vibracijos. Katalizatoriui tenka labai didelės terminės apkrovos. Iš variklio į jį patenka išmetamosios dujos, kurių temperatūra siekia iki 600 °C (priklauso nuo važiavimo greičio ir trukmės), be to, jo korpusą veikia lauko temperatūra (žiemos metu neigiama). Dėl to, kad montuojamas po automobiliu, jis yra neatsparus mechaniniams pažeidimams ir korozijai.
Katalizatorius veiksmingas tam tikrą laiką. Aktyvusis katalitinis sluoksnis eksploatuojant automobilį sensta. Sunku nustatyti, per kiek laiko tai atsitinka. Vis dėlto, galima sakyti, kad katalizatorius gali atlaikyti 180-200 tūkst. km. važiavimo.
Yra nemažai veiksnių, galinčių žymiai sutrumpinti katalizatoriaus tarnavimo laiką. Dažniausiai būtent jie yra katalizatoriaus pažeidimo priežastis. Pavyzdžiai:
- Įvažiavimas į gilią balą - automobilio katalizatorius yra įkaitęs iki kelių šimtų °Įvažiavus į vandenį, jis staiga atvėsta ir metalinis korpusas susitraukia. Dėl to katalizatoriaus vidinis įdėklas suspaudžiamas ir sutrūkinėja.
- Uždegimo sistemos gedimai, kai degimo kamerose praleidžiami uždegimai. Priklausomai nuo automobilio konstrukcijos ir amžiaus, gedimai gali būti susiję su aukštosios įtampos laidų gedimais, uždegimo įtaiso dangtelio gedimais arba atskirų uždegimo ričių gedimais. Nesudegusių degalų likučiai patenka į katalizatorių ir jį pažeidžia.
- Netinkamai nustatytas uždegimo paskubos kampas - dėl per daug vėluojančio uždegimo temperatūra katalizatoriuje pakyla iki maždaug 1000 °C, ir jis pažeidžiamas.
- Varikliui senstant, susidėvi stūmoklių žiedai - dėl šios priežasties į katalizatorių patenka sudegusios variklinės alyvos dalelių.
Katalizatoriaus gedimo požymiai:
- Variklio „dusimas“: kartais sumažėja jo galia, kartais gali trūkčioti - tai rodo, kad katalizatorius užsikimšęs.
- Variklio galios sumažėjimas.
- Galimas degalų sąnaudų padidėjimas.
Automobilį prijungus prie diagnostinio prietaiso, dažniausiai nustatoma klaida PO420 (žemas katalizatoriaus našumas). Katalizatoriaus gedimo pasekmės: Variklio veikimo sutrikimai, išmetimo sistemos pažeidimai, užsidegimo rizika, kenksmingų dujų kaupimasis salone, sumažėjęs vairavimo saugumas, aplinkos tarša.
Katalizatorių priežiūra ir valymas
Reguliarus katalizatorių valymas gali padėti išvengti aukščiau išvardintų problemų. Tai yra procesas, kurio metu pašalinami nešvarumai ir atkuriamas katalizatoriaus efektyvumas. Katalizatorių valymo paslauga atstato oro srautą ir cheminių reakcijų efektyvumą. Be to, valymas padeda sumažinti kuro sąnaudas, atkurti variklio galią ir išvengti kenksmingų dujų patekimo į saloną.
Jeigu šis prietaisas veikia prastai, tačiau situacija nėra itin bloga, galima pabandyti jį suremontuoti. Visgi, jeigu gedimas yra ypač sudėtingas, geriausia būtų šį prietaisą pakeisti nauju.
Galimi katalizatoriaus valymo būdai:
- Specialūs priedai degalams - rinkoje galima rasti specialių priedų, skirtų katalizatoriaus valymui.
- Cheminis valymas - speciali įranga ir cheminiai tirpalai naudojami valymui be katalizatoriaus išmontavimo.
- Ultragarsinis valymas - katalizatorius išmontuojamas ir valomas ultragarsu specialiame tirpale.
Servise galime pasiūlyti tik katalizatoriaus, Jūsų turimo katalizatoriaus, valymo/plovimo darbus. Jis mums turi būti pristatomas jau išimtas ir paliekamas nuo kelių dienų iki savaitės, priklausomai nuo dydžio, konstrukcijos ar priežasčių kodėl norite jį valyti. Jei katalizatorius yra vizualiai švarus ir kompiuteris meta prasto efektyvumo klaidą - valymas jam gyvybės jau nepridės, tokį katalizatorių reikia keisti nauju. Katalizatoriaus valymas padeda esant variklio problemoms kai katalizatorius yra užpilamas tepalu, suodžiais, tokiu atveju išvalius jį atstatoma dalis katalizatoriaus efektyvumo.
Katalizatoriaus keitimas ir vertė
Tai brangiausias pasirinkimas, bet kartu patikimiausias ir ilgalaikis. Tinkamomis sąlygomis jie atlaiko iki 200 tūkst. km - kaip ir tie, kurie buvo naudoti pirminiam montavimui. Kiek kainuoja toks katalizatorius? Viskas priklauso nuo automobilio modelio ir variklio versijos. Jie yra gana patvarūs.
Pigiausi yra universalūs katalizatoriai - jie kainuoja nuo 150 EUR (priklauso nuo dydžio ir teršalų išmetimo standarto). Jie nėra labai patvarūs.
Katalizatoriams, montuojamiems išmetimo kolektoriaus viduje, perkami specialūs įdėklai. Deja, keisti yra brangu, nes mechanikas turi išmontuoti kolektorių, perpjauti jį ir pasiekti įdėklą. Norint įdėti naują įdėklą, patį korpusą taip pat kartais būtina perpjauti.
Standartinių katalizatorių keitimas kainuoja nuo 30 iki 150 EUR (+ katalizatoriaus kaina). Jis atliekamas taip:
- atjungiami deguonies jutiklių kištukai (jie gali būti viduriniame tunelyje, prie pavarų dėžės),
- išmontuojama visa išmetimo sistema,
- kampiniu šlifuokliu išpjaunamas senas katalizatorius,
- seno katalizatoriaus vietoje privirinamas naujas katalizatorius (gali tekti sumontuoti kelis papildomus tarpinius elementus),
- montuojama išmetimo sistema,
- prijungiami deguonies jutiklių kištukai.
Keičiant gali atsirasti papildomų išlaidų, nes išmetimo sistemos guminiai laikikliai gali būti stipriai susidėvėję. Neatsargus mechanikas gali nusukti deguonies jutiklį (kartais jį reikia išsukti, kai jis sumontuotas katalizatoriaus korpuse) arba nutraukti jutiklio laidą.
Kaip automobiliui parenkamas katalizatorius?
Reikalingi šie duomenys:
- automobilio markė, modelis, pagaminimo metai;
- variklio versija, tūris, galia;
- teršalų išmetimo norma;
- išmetimo vamzdžio skersmuo;
- matmenys ir forma (dažniausiai tai antraeiliai duomenys, išskyrus išmetimo kolektoriuje montuojamus katalizatorius)
Katalizatoriaus šalinimas ir jo pasekmės
Ar galima pašalinti automobilio katalizatorių? Ne. Teisės aktai draudžia šalinti katalizatorių. Jei atliekant techninę apžiūrą bus nustatyta, kad katalizatorius iš automobilio buvo pašalintas, tokiam automobiliui nebus išduodamas leidimas dalyvauti eisme. Automobilis be katalizatoriaus neatitinka teršalų išmetimo standartų reikalavimų.
Vis dėlto nesunku rasti įmonių, kurios verčiasi katalizatorių šalinimu. Pats katalizatoriaus išpjovimas - tik dalinė priemonė, nes deguonies jutikliai aptinka, kad jo nėra, ir perjungia variklį į avarinį režimą. Vietoj katalizatorių montuojami vadinamieji rezonatoriai - jie yra katalizatoriaus formos, o jų viduje išdėstytos metalinės pertvaros palengvina išmetamųjų dujų šalinimą. Taip pat būtina perprogramuoti automobilio kompiuterį, kad antrasis deguonies jutiklis neperjungtų variklio į avarinį režimą. Praktikoje taip pat naudojamas paprastas antrajam deguonies jutikliui skirtas techninis sprendimas - jutiklis su specialiu metaliniu elementu montuojamas taip, kad nebūtų paniręs į išmetamųjų dujų srautą.
Rezonatorius kainuoja nuo 40 EUR. Katalizatoriaus šalinimas - nuo 40 iki 50 EUR už patį šalinimą ir daugiau, jei dirbtuvės perprogramuoja kompiuterį, kad suklaidintų deguonies jutiklį.
Apie katalizatorių būtina pagalvoti perkant naudotą automobilį. Gali pasitaikyti, kad buvęs savininkas jį pašalino, ir pirkėjas turės neplanuotų išlaidų.
Katalizatorių vertė ir pardavimas
Kietųjų dalelių filtrai ir katalizatoriai yra pakankamai brangi atlieka, nes joje yra daug vertingų tauriųjų metalų, kaip platina, rodžis, paladis ar auksas. Šių metalų kaina ir paklausa, ypač pastaruoju metu, sparčiai augo. Automobilių katalizatoriai ir kietųjų dalelių filtrai yra vertinga antrinė žaliava dėl juose esančių brangiųjų metalų, todėl už jų pridavimą atliekų tvarkytojams gaunamas atlygis.
Pagal šių laikų vairuotojų nuomonę katalizatorius yra tarsi nereikalinga detalę, kurią reikia pašalinti, o pašalinus dar galima gauti pinigų. Šiais laikais žodis katalizatorius nėra naujiena, apie ją vairuotojai žino tarsi kaip detalę kurios automobiliui nereikia ir kurią pridavus į metalo supirktuvę galima gauti pinigų. Katalizatoriai gali būti išpjaunami ir nepakeičiami naujais ir nelegaliuose autoservisuose, ypač mažesniuose.
Lietuvoje vis dar apstu transporto priemonių, turinčių netvarkingą išmetamųjų dujų sistemą dėl juose pašalintų katalizatorių ir kietųjų dalelių filtrų. Kai kurie vairuotojai, siekdami sumažinti degalų sąnaudas ir prailginti variklio bei turbinos ilgaamžiškumą, kietųjų dalelių filtrus netgi šalina arba išjungia.
Teisiniai aspektai ir techninė apžiūra
Specialistai techninės apžiūros metu neturi teisės ardyti automobilio ar atskirų jo agregatų. Lietuvos techninės apžiūros įmonių asociacijos „Transeksta“ teigimu, šiuo metu nėra sukuriama jokios kitos metodikos ar diagnostinės įrangos, kuri leistų fiksuoti katalizatoriaus ar kietųjų dalelių filtro pašalinimo atvejus.
„Transekstos“ duomenimis, 2020 metais privalomosios transporto priemonių techninės apžiūros metu buvo identifikuotas tik 0,1 proc. Techninės apžiūros įmonių pateikta praėjusių metų statistika taip pat liudija, kad su netvarkinga ir nesandaria išmetimo sistema į patikrą buvo atvykę 6,41 proc. visų tikrintų M1 (lengvasis automobilis) ir N1 (lengvasis krovininis automobilis) klasių transporto priemonių. Per didelis dūmingumas buvo nustatytas 6,26 proc. dyzelinius variklius turintiems automobiliams, o dėl per didelio išmetamųjų dujų kiekio teigiamos techninės apžiūros išvados negavo 3,37 proc. benzininių automobilių. Šie rodikliai buvo šiek tiek prastesni nei fiksuoti 2019 metais, kai tokių automobilių buvo atitinkamai 6,04 proc., 6,11 proc.
„Atlikęs vizualią automobilio išmetimo sistemos apžiūrą techninės apžiūros kontrolierius pastabų dėl katalizatoriaus neturės dviem atvejais: jei transporto priemonė buvo pagaminta be jo arba pirmą kartą įregistruota iki 2004 metų sausio 1 dienos, taip pat, jei Lietuvoje automobiliui pirmą kartą privalomoji techninė apžiūra buvo atlikta iki 2013-ųjų kovo 1 dienos. Visais kitais atvejais automobiliai su išpjautais katalizatoriais arba katalizatoriais, turinčiais bakelio pjovimo, jį gaubiančio elemento virinimo žymių ar panašių konstrukcijos pakeitimų, bus laikomi turinčiais didelių trūkumų.
Šiuo metu TA apžiūrų centre mėginama kovoti su automobilių turguje parduodamų automobilių katalizatorių pjovimu ir prašoma registruojant pirmą kartą automobilį kad katalizatorius būtų vietoje.
Firmos "Kauno (turgaus) katalizatoriai" 2 dalis
tags: #duju #poveikis #katalizatoriui