Do niedawna o katalizatorze wiedzieliśmy tylko tyle: nie wiadomo, po co jest potrzebny, nie wiadomo, jak działa, nasza benzyna go "niszczy", krótko mówiąc – same kłopoty. Przestań i nie będzie problemu! Stopniowo jednak zaczęliśmy się oswajać z faktem, że katalizator wcale nie jest rzeczą bezużyteczną; przynajmniej myśli o "chirurgicznej ingerencji" w układ wydechowy pojawiają się coraz rzadziej.
Wiosną, kiedy policja drogowa rozpoczyna swoją "walkę o czyste powietrze", stajemy przed kolejnym problemem – koniecznością regulacji emisji CO. Właściciele samochodów wyposażonych w katalizatory nawet o tym nie myślą i przechodzą kontrole emisji CO bez drżenia kolan i obaw o stan swoich portfeli. Prawdą jest, że ten sam portfel może "stracić na wadze" znacząco z innego powodu. Kary za przekroczenie limitu CO wydają się groszowe w porównaniu z kosztami zakupu i wymiany uszkodzonego katalizatora. Dlatego nie zaszkodzi wiedzieć, jak się z nim obchodzić, ale żeby to zrobić, trzeba najpierw zrozumieć, jak został zaprojektowany i jak działa.
Jak one działają?
W wyniku spalania mieszanki roboczej powstaje szereg szkodliwych dla zdrowia człowieka produktów spalania, w szczególności tlenek węgla (CO), różnego rodzaju węglowodory (CH) i tlenki azotu (NO). Mimo że substancje te stanowią zaledwie 1% całości spalin (resztę stanowi azot, dwutlenek węgla i para wodna), są one bardzo szkodliwe i wymagają neutralizacji. Istnieje kilka sposobów walki ze szkodliwymi emisjami, takich jak zubożanie mieszanki, na której pracuje silnik, lub recyrkulacja spalin, jednak żaden z nich nie jest tak skuteczny jak katalizator.
W wyniku spalania mieszanki roboczej powstaje szereg szkodliwych dla zdrowia człowieka produktów spalania, w szczególności tlenek węgla (CO), różnego rodzaju węglowodory (CH) i tlenki azotu (NO). Mimo że substancje te stanowią zaledwie 1% całości spalin (resztę stanowi azot, dwutlenek węgla i para wodna), są one bardzo szkodliwe i wymagają neutralizacji. Istnieje kilka sposobów walki ze szkodliwymi emisjami, takich jak zubożanie mieszanki, na której pracuje silnik, lub recyrkulacja spalin, jednak żaden z nich nie jest tak skuteczny jak katalizator.
Jak twierdzą eksperci, katalizator to proste urządzenie, w którym zachodzi złożony proces chemiczny. "Wewnątrz obudowy ze stali nierdzewnej znajduje się ceramiczna lub metalowa "cegła" o strukturze plastra miodu. Ten monolit ma ogromną powierzchnię, a całość pokryta jest bardzo cienką warstwą specjalnego stopu – samego katalizatora, zawierającego platynę, rod i pallad. Te szlachetne metale odpowiadają za wspaniałe właściwości katalizatora, a także determinują jego wysoki koszt".
Spaliny "myją" powierzchnię monolitu, a gdy temperatura osiągnie "krytyczną" wartość 270°C, rozpoczyna się reakcja katalityczna. Tlenek węgla przekształca się w dwutlenek węgla (dwutlenek węgla), węglowodory przekształcają się w wodę i ponownie w dwutlenek węgla, a tlenki azotu przekształcają się w wodę i azot. Wszystko to jest mniej szkodliwe dla środowiska.
Konwertery katalityczne są w stanie skutecznie ograniczyć toksyczność spalin, nie wpływając przy tym na zużycie paliwa i moc silnika. W przypadku katalizatora ciśnienie wsteczne spalin nieznacznie wzrasta, przez co silnik traci 2–3 KM, ale jest to praktycznie cała "cena" za czyszczenie spalin. Montaż katalizatora nie jest jednak rozwiązaniem idealnym. Teoretycznie powinien on trwać wiecznie, gdyż wyżej wymienione metale szlachetne pełnią jedynie rolę katalizatora, który, jak wiemy, nie zużywa się w trakcie reakcji chemicznej. W praktyce żywotność katalizatora ma swoje granice...
Co je zabija?
Do uszkodzenia konwertera katalitycznego może dojść z kilku powodów, choć zwykle jest to proces stopniowy, którego nie da się wykryć bez specjalistycznego sprzętu.
"Rdzeń" większości katalizatorów wykonany jest z ceramiki, materiału znanego ze swojej kruchości. Samochód podczas jazdy z dużą prędkością może wpaść w dziurę w drodze, uderzyć w coś, a nawet otrzeć obudowę katalizatora o kamień, co może spowodować pęknięcie katalizatora. Potem utrata "rdzenia" jego cech użytkowych jest już tylko kwestią czasu.
Konwertery nowej generacji, zawierające monolit metalowy, nie są pod tym względem aż tak podatne na uszkodzenia. Oczywiście, że można je złamać, ale w żadnym wypadku nie jest to takie proste.
Wrogowie Katalizatora
Oprócz uszkodzeń fizycznych, istnieje jeszcze jedna częsta przyczyna uszkodzenia konwertera katalitycznego. Paliwo. Jest niezwykle wrażliwy na skład paliwa. Jeżeli benzyna jest ołowiowa, zawarty w niej czteroetyloołów osadza się na powierzchni czynnej "cegły" katalitycznej i szybko ją "smaruje", co powoduje zatrzymanie wszelkich reakcji. Wygląda na to, że na stacjach benzynowych końcówki wężyków mają różne rozmiary, kolumny dystrybutorów są pomalowane na różne kolory, a na każdym rogu jest o tym napisane, ale mimo to konsumenci czasami się mylą i tankują niewłaściwą benzynę. Ale wystarczy "spalić" pół baku takiej benzyny, a katalizator ulegnie nieodwracalnemu zniszczeniu.
Ale nie tylko benzyna ołowiowa jest wrogiem katalizatora. Katalizator może zostać zniszczony przez benzynę bezołowiową, jeśli układ sterowania silnikiem jest uszkodzony, mieszanka nie spala się całkowicie lub silnik jest mocno zużyty.
Potrójne konwertery katalityczne (nazywane "potrójnymi", ponieważ katalizator stanowi kombinację trzech metali szlachetnych) montuje się wyłącznie w pojazdach, których silniki są wyposażone w zamknięty układ kontroli emisji. Przed katalizatorem zamontowany jest czujnik tlenu, który monitoruje skład spalin i przesyła te dane do procesora centralnego. W zależności od zawartości tlenu w spalinach, sterownik silnika reguluje skład mieszanki paliwowej oraz zapłon tak, aby utrzymać ich optymalne wartości. Stanowi on główną ochronę katalizatora, a także zapewnia oszczędność paliwa i wydajność silnika. Katalizator nie toleruje dużych odchyleń składu mieszanki roboczej. Źle wyregulowany silnik ze zwiększoną zawartością węglowodorów w spalinach po prostu niszczy katalizator. Jeżeli mieszanka będzie zbyt uboga, może to spowodować gwałtowne przegrzanie katalizatora, co ponownie uszkodzi monolit, tyle że tym razem "fizycznie". Tak więc "żywotność" katalizatora uzależniona jest od sprawności układu sterowania silnikiem.
Dużo zależy też od sprawności samego czujnika tlenu. Z wiekiem katalizator staje się "leniwy" lub całkowicie psuje się, co odbija się na składzie mieszanki i, co za tym idzie, na sprawności katalizatora.
Spaliny pochodzące z mocno zużytego silnika spalającego olej mogą również uszkodzić katalizator. Dostaje się do katalizatora wraz ze spalinami, "zapieka się" na powierzchni monolitu niczym lakier i uniemożliwia pracę katalizatora.
Istnieją również inne szkodliwe czynniki. Na przykład świece. Niewłaściwe świece zapłonowe nie zapewnią pełnego spalania, co może spowodować niszczącą reakcję topienia się w katalizatorze.
Należy zachować szczególną ostrożność stosując dodatki do benzyny lub oleju. Większość ludzi o tym nie myśli, ale dodatki również mogą mieć szkodliwy wpływ na katalizator. Jeśli na produkcie nie ma informacji "kompatybilny z katalizatorem", lepiej nie ryzykować.
Inną niebezpieczną sytuacją jest uruchamianie silnika podczas holowania. W tym przypadku czysta benzyna może po prostu przedostać się do katalizatora. To po pierwsze zatruwa katalizator, ale może też spowodować natychmiastową reakcję, a nawet wybuch. Uważaj także, gdzie jedziesz – staraj się nie wjechać w głębokie kałuże. Temperatura robocza katalizatora wynosi około 900°C. Nagłe dostanie się do wody może mieć śmiertelne skutki.
Ogólnie rzecz biorąc zauważono, że żywotność katalizatora zależy od warunków pracy. Katalizatory ulegają większym uszkodzeniom w samochodach eksploatowanych w warunkach miejskich, gdy silnik jest często uruchamiany. Z drugiej strony, podczas długotrwałej jazdy z dużą prędkością na autostradach, katalizator także ulega pogorszeniu z powodu przegrzewania.
Na koniec, rozsądnie byłoby regularnie sprawdzać cały układ wydechowy. Jeśli wsporniki ulegną uszkodzeniu lub gumowe mocowania odpadną, rura wydechowa zacznie wibrować, przenosząc niepotrzebne obciążenia na katalizator.