A katalizátor aktivitásának változása: Okok és következmények

A környezetvédelem kérdése egyre nagyobb hangsúlyt kap manapság. Ennek függvényében folyamatosan szigorították az emissziós normákat, ami szükségessé tette a katalizátorok kifejlesztését és a gépjárművekbe való beépítését. A katalizátor a környezetvédelem miatt vált fontossá az utóbbi évtizedekben. Használata jelentős mértékben lecsökkenti az autók káros anyag kibocsátását (a mérgező szén-monoxidot és nitrogén-oxidokat kell semlegesítenie).

Mi a katalizátor és hogyan működik?

A katalizátorok különleges tulajdonságaik miatt különlegesek a kémiai reakciókban. Az ipari termelési folyamatokban felhasznált anyagok több mint felének gyártásához katalizátorokat használnak. A katalizátor olyan anyag, amely az aktiválási energia csökkentésével gyorsítja a reakciót, de a reakció végén változatlanul visszamarad.

Tudja, milyen tulajdonságai vannak a katalizátornak? A katalitikus reakció sebessége fontos kritérium a katalizátor aktivitásának tükrözésére. A katalizátor szelektivitása a katalitikus hatás orientációját befolyásoló fő tényező. A katalizátor bizonyos stabilitással rendelkezik.

A hidrogén és az oxigén egyesülése hő hatására indul meg. Ha egy különleges nemesfémmel, a platinával vékonyan bevont, finom hálót tartunk egy csövön kiáramló hidrogéngáz útjába, akkor a háló rövidesen felizzik, és a hidrogéngáz magától meggyullad anélkül, hogy hőt közöltünk volna vele. A jelenség oka, hogy a platina fellazítja a hidrogén részecskéin belüli kölcsönhatásokat, s ezáltal könnyen végbemehet az oxigénnel való egyesülése. Az aktiválási energia tehát kisebb lesz, a felszabaduló hő viszont most is ugyanannyi, mintha gyufával gyújtottuk volna meg a hidrogént. A folyamat végén a platina eredeti állapotában marad vissza, tehát az átalakulásnak csupán elősegítője volt, de nem egyesült sem a hidrogénnel, sem az oxigénnel.

Kipufogórendszerek katalizátor nélkül

A katalizátor felépítése és működési elve az autóban

Először is, legyünk tisztában mi is az a katalizátor! Ez nem csak egy olyan alkatrész ami drága, és mindenki azt hiszi, örök életű. A katalizátor magja egy kerámiatömb, amely felület - átjárhatósága - kialakítása, úgy van megtervezve, hogy a kipufogógáz a megnövelt felülettel éríntkezzen a kiáramlás következtében. Erre a kerámia felületre és magába a magra - tömbre - „viszik-fel” a nemesfémetket (pl. platina, palládium és ródium), így ezek az anyagok segítik katalizátor folyamatot, üzem közben, a platina segíti az oxidációt, a palládium illetve a ródium a redukciót.

Belátható az, hogy a motor üzeme alatt fontos, hogy katalizálás folyamat megindulhasson; ideális működéshez pedig 280-700 celsius fok közötti hőmérséklet szükséges. Fent tettem rá említést, ezt a hőfokot a katalizátor nem könnyen éri el, hosszú időbe telik. Üzemi hőfok elérése közben, megfelelő működés során kialakuló magas hőmérsékletnek köszönhetően, a katalizátorban található nemesfémek a káros anyagok egy részét oxidálják, vagy ártalmatlan anyagokká alakítják. Általában (három-utas) oxidációs katalizátorok vannak a járműivekben, elsődlegesen a költséghatékonyságuk miatt, pl. EURO4 (IV) szabályzott rendszernél két lambdaszondával ellátva, segítve a hatékonyságot. Katalizátor a működése folyamán, a füstgáz szénhidrogén és szénmonoxid tartalmát alakítják át, vízgőzzé és szén-dioxiddá. Ebben a szabályzott rendszerben, megint egy fontos alkatrészt helyeztek el, szabályzó és ellenőrző szondákat, itt megjelentek az előfűtött szondák is. Belátható, hogy ténylegesen ne egy egyszerű csere-bere alkatrészről van szó.

Sőt már a mostani újtípusú közvetlen befecskendezéses motoroknál, ár adBlue, és részecskeszűrvel is megfűszerezték a kipufogógáz utókezelő rendszert. Ami megint nem arról lesz híres, hogy olcsó lesz.

A katalizátor aktivitásának csökkenése: Jelek és tünetek

A katalizátor hiba komoly problémát jelenthet minden autótulajdonos számára, mivel nemcsak a motor teljesítményét befolyásolja, hanem a károsanyag-kibocsátást is jelentősen növeli. A katalizátor feladata az, hogy a kipufogógázokban található szennyező anyagokat ártalmatlanabb vegyületekké alakítsa, így ha meghibásodik, az környezeti és műszaki problémákat egyaránt okozhat.

Accord 2001 katalizátor karbantartás

A hiba jelei közé tartozhat a motor teljesítményének csökkenése, a megnövekedett üzemanyag-fogyasztás, valamint a műszerfalon megjelenő motorhiba jelzés. Az egyik legszembetűnőbb jel a teljesítménycsökkenés, amikor az autó nehezebben gyorsul, vagy erőtlenné válik. Gyakran előfordulhat, hogy a jármű üzemanyag-fogyasztása is nő, mivel a motor szabálytalan működése miatt az égési folyamat nem optimális. A motorhiba visszajelző lámpa felgyulladhat a műszerfalon, jelezve a kipufogógáz-kezelő rendszer problémáját. Az eltömődött katalizátor miatt az autó nehezen indulhat, rángathat, vagy akár teljesen le is állhat menet közben. A P0420 hibakód egy olyan OBD-II hibakód, amely azt jelzi, hogy a katalizátor nem működik megfelelően. A P0420 hibakódot nem szabad figyelmen kívül hagyni, mivel ez a hiba a jármű károsanyag-kibocsátásának növekedéséhez vezethet.

Mi okozhatja a katalizátor meghibásodását?

A katalizátor meghibásodása több tényező eredménye lehet. Az egyik leggyakoribb ok a hosszú távú kopás és elhasználódás, hiszen a katalizátor egy idő után természetes módon veszít hatékonyságából.

Rossz minőségű üzemanyag: Ugyanakkor a rossz minőségű üzemanyag használata is károsíthatja az alkatrészt, mivel az üzemanyagban található szennyeződések lerakódásokat okozhatnak.
Eltömődés vagy sérülés: Ha a katalizátor eltömődik vagy megsérül, az jelentős hatással lehet az autó teljesítményére és üzemanyag-fogyasztására. Az eltömődött katalizátor akadályozza a kipufogógázok megfelelő áramlását, ami megnöveli a kipufogórendszerben a nyomást, ezáltal csökkentve a motor hatékonyságát. Az eltömődött katalizátor az egyik leggyakoribb probléma, ami a hőmérséklet emelkedése miatt akár a kerámiaszerkezet összeomlásához is vezethet.
Hibás motor működés: A hibás motor működéstől tönkre mehet a katalizátor. A régebbi motoroknál, amiknél az elhasználódott hengerfalak, a beragadt dugattyúgyűrűk és az elkopott szelepvezetők miatt olajat égetnek, olyan melléktermékek keletkezhetnek, amelyek sérthetik a katalizátort. Ha egy motor nem megfelelően működik, akkor az a katalizátort is tönkre teheti. A motort gyilkoló "méreg" a kipufogó gáz, illetve az a korom, ami rárakódik a motor szelepekre, katalizátorra, lambdaszondára, EGR-re, turbóra, és a részecskeszűrőre.
Rossz gyújtógyertyák: Azok a gyújtógyertyák, amelyek nem megfelelően működnek, elégetlen üzemanyagot kényszerítenek a kipufogórendszerbe.
Olaj vagy fagyálló a kipufogórendszerben: Olaj vagy fagyálló kerül a kipufogórendszerbe, ami szintén káros lehet a katalizátorra. Amikor az olaj vagy a fagyálló kerül be a kipufogórendszerbe, vastag szén és korom képződik, amely bevonja és végül eltömíti a katalizátor belsejében a kerámia méhsejt légcsatornáit. Ez két különálló problémát okoz. Először is, ezek a szénlerakódások megakadályozzák a katalizátort, hogy elvégezze a kipufogógáz-áramlás káros emissziójának eltávolítását. Másodszor, amikor a pórusok eltömődnek a katalizátorban, akkor korlátozódik a kipufogógáz-áramlás, ami növeli az ellennyomást.
Hibás lambdaszonda: A lambdaszonda nem működik megfelelően. Ha a lambdaszonda nem működik megfelelően, akkor a kipufogógázok helytelen értéket küldi a jármű vezérlő egységének. A hibás érték rossz (túl gazdag vagy túl sovány) üzemanyag-keverék állapotot eredményezhetnek. Túl gazdag aránytól a katalizátornak leolvadhat a belső része.
Mechanikai károk: A katalizátor belsejében lévő katalizátor méhsejt könnyű, vékony falú, törékeny kerámia anyagból készül. Egy sűrű, szigetelő házban van. Ez némi védelmet nyújt a sérülések, ütések ellen, de a jármű alatti ütések, felakadások azonban kárt tehetnek a katalizátoron, és törést okozhatnak. Amint a kerámia méhsejt törés megtörtént, a törött darabok körbecsapódnak, majd kisebb darabokra bomlanak.
Rövid utak és városi használat: Ha járművel csak rövid utakon járunk és rendszeresen nem hajtjuk meg nagy távon, akkor lehetséges, hogy a katalizátor nem melegszik fel eléggé ahhoz, hogy teljesen elégesse a szénhidrogéneket. A katalizátorhiba, általában hamarabb fent áll a csak városi használat mellett használt autónál. Azt be kell látni, hogy a katalizátor hatásfoka akkor jó, ha eléri az üzemi hőfokát, ezt azonban nem 4-5km alatt éri el.

A meghibásodás következményei

Amikor a pórusok eltömődnek a katalizátorban, akkor korlátozódik a kipufogógáz-áramlás, ami növeli az ellennyomást. Ennek eredményeként hő és kipufogógáz visszapótolódik a motor belsejében. A túlzott ellennyomás ténylegesen belső motorkárosodást okozhat. A motor valójában visszahúzza az elégetett kipufogógázokat az égéskamrába, és csökkenti a következő égési ciklus hatékonyságát, és ezzel energiaveszteséget és a motor alkatrészeinek túlmelegedését okozza.

A katalízis nem mindig előnyös. Például a gépjárművek kipufogógázaival együtt a levegőbe kerülő füstszemcsék a nitrogén- és az oxigéngáz egyesülését katalizálják. A korábban csak kis mennyiségben keletkező nitrogén-monoxid a közúti forgalom megnövekedése miatt ma nagy mennyiségben képződik a levegő alsó rétegeiben. Ez könnyen alakul tovább nitrogén-dioxiddá. Mind a nitrogén-monoxid, mind a nitrogén-dioxid belélegezve súlyosan károsítja az egészséget. Ezért fontos, hogy a legforgalmasabb tereken, útkereszteződésekben elhelyezett - levegőösszetételt vizsgáló - berendezések a levegő nitrogén-dioxid-tartalmáról (NO2) folyamatosan tájékoztassanak bennünket. A berendezések kijelzőjén megjelenő százalékérték nem a levegő százalékos nitrogén-dioxid-tartalmát adja meg. Ha például 80%-ot olvashatunk le a NO2 mellett, ez azt jelenti, hogy az egészségügyi szempontból még elviselhető mennyiségnek “csak” 80%-a van jelen a levegőben.

Hogyan Javítsuk a Katalizátor Hőmérséklet Jeladó Hibáját?

Diagnosztika és javítás

A katalizátor hiba felismerése nem mindig egyszerű, mivel a tünetek hasonlíthatnak más motorikus problémákhoz. A katalizátor hiba diagnosztizálása általában egy OBD (On-Board Diagnostics) rendszer segítségével történik, amely érzékeli a kipufogógázok összetételének változását. A lambda szonda adatai alapján az autó számítógépe képes felismerni, ha a katalizátor nem működik megfelelően. Diagnosztizálható háttérről pár szóban, mérhető a két szonda változásának grafikonos jele, mivel egyre bonyolultabb a környezetvédelmi berendezések összessége, így egyre nehezebben szűrhetők ki kimondottan a lambdaszonda vagy katalizátor hibák. A lambdaszondák sokszor csak megfelelő üzemi körülmények között szabályoznak, megfelelőnek kell lennie a teljes motorvezérlésnek, minden jeleadónak és a mechanikai részekneke is. Ez a hiba igazán alattomos, bármikor törölhető, a semmiből és előjel nélkül egyszer csak fentálló hibajelzés okoz. Elmondható, hogy ennek javítása összetett, és szerviz-háttért igényel, sok mérést és próbát kell tartani. Motorvezérlő mivel periódikusan, ellenőrzi a jeladók összességét, így elmondható az, hogy hiába lett törölve, az bizonyos időközönként, vagy futásteljesítmény alkalmával újra fel fog bukkanni; ha a hiba(ák) nincs(nek) javítva.

A katalizátor hiba javítása sok esetben csak cserével oldható meg, mivel az alkatrész belső szerkezete könnyen sérülhet, és a regenerálása nem mindig lehetséges. Bizonyos helyzetekben azonban speciális tisztító adalékok használatával csökkenthető az eltömődés mértéke, és meghosszabbítható a katalizátor élettartama. A technológiánk egyszerre tisztítja ezeket az alkatrészeket.

Megelőzés és élettartam növelése

A katalizátoron nincsenek mozgó alkatrészek, ezért elvárható, hogy azok hosszú távon jól működjenek. A katalizátor hosszabb élettartamának megőrzése érdekében érdemes jó minőségű üzemanyagot használni, valamint rendszeresen ellenőrizni a motorolaj állapotát. Az autó rendszeres szervizelése segít kiszűrni azokat a problémákat, amelyek hosszú távon a katalizátor károsodásához vezethetnek.

FONTOS! ha nem megfelelő az olajfogyasztás, nincs időben cserélve a gyújtógyertya, nem jó minőségű üzemanyagot tankolunk és csak rövid távon használjuk akkor nem lesz tartós a katalizátorunk! Eltömődésének elkerülése érdekében érdemes a járművet például autópályán meghúzatni minimum 15 percig vagy annál tovább. Ez lehetővé teszi a kipufogógáz megfelelő felmelegedését és az összes lerakódás elégetését a katalizátorban. A rendszeres karbantartás, a megfelelő üzemanyag használata és az autó motorjának jó állapotban tartása hozzájárulhat a katalizátor hosszabb élettartamához és hatékony működéséhez.

A katalizátort általában 140.000 kilóméterre tervezik az autógyártók, ökölszabál szerint 7 - 10 év üzemidő.

Költségek és környezetvédelmi besorolások

A katalizátor csere költsége széles skálán mozoghat, attól függően, hogy eredeti vagy utángyártott alkatrészt választunk. Az eredeti alkatrészek gyakran drágábbak, de hosszabb élettartamot és jobb teljesítményt biztosítanak. Az utángyártott katalizátorok olcsóbbak, de nem mindig felelnek meg a gyári minőségi követelményeknek.

Pár sorban mi is az a környezetvédelmi besorolás?