Az üzemanyag-fogyasztás csökkentő katalizátor működése és szerepe

Az elmúlt két évtizedben a környezetvédelmi normák jelentősen szigorodtak, ami nagyban befolyásolta az autógyártók károsanyag-kibocsátási törekvéseit. A hosszú távú cél az üvegházhatású gázok bolygónkra gyakorolt káros hatásainak csökkentése és a környezet megóvása a jövő generációi számára. A modern autók lelke nemcsak a motor, hanem a környezetbarát működésért felelős katalizátor is. Ez az alkatrész csökkenti a károsanyag-kibocsátást - egészen addig, amíg el nem tömődik. A katalizátorok kulcsfontosságú alkatrészek a modern autókban. Feladatuk a kipufogógázok káros anyag tartalmának csökkentése. Ebben a cikkben részletesen bemutatjuk a katalizátorok működését, karbantartását és a leggyakoribb problémákat.

Mi a katalizátor?

Vannak olyan anyagok, amelyek a reakciók sebességére oly módon hatnak, hogy a reakciók aktiválási energia szükségletét befolyásolják. Ezeket az anyagokat katalizátoroknak nevezzük, a folyamat pedig a katalízis.

A reakciók csak akkor mennek végbe, ha az egymásra ható anyagok vagy azok egyike megfelelően aktív állapotba kerül. Az esetek túlnyomó részében ezt az aktív állapotot a hőmérséklet növelésével érhetjük el. Hővel aktiválni abban az esetben eredményes, ha a kiindulási anyagok kötési energiái nem túl nagyok - a reakció aktiválási energiaszükséglete nem túl nagy érték - és a keletkező anyag (anyagok) kötési energiái elég nagyok, tehát a reakciótermék megbontásához lényegesen nagyobb energiára lenne szükség, mint amekkora a keletkezéséhez kell.

Az autókatalizátor szerepe és felépítése

A katalizátor a károsanyag kibocsátás csökkentése miatt kerül autónk kipufogó rendszerébe. Megjelenése az Euro környezetvédelmi normák bevezetésével kezdődően már kötelező jelleggel megtalálható minden benzines és dízel autóban.

A katalizátor feladata az, hogy a robbanómotor kipufogógázának károsanyag-tartalmát csökkentse. Ezt azzal éri el, hogy a működése során fellépő magas hőmérsékleten a benne található nemesfémek a káros anyagok egy részét oxidálják, vagy ártalmatlan anyagokká alakítják. A katalizátor feladata, hogy a káros anyagokat (szénmonoxid, nitrogén-oxidok, szénhidrogének) kevésbé ártalmas anyagokká (szén-dioxid, nitrogén, víz) alakítsa át. Így lesz a végeredmény víz és szén-dioxid. Pont ezért nem kell feltétlenül megijednünk, ha vizet találunk a kipufogóban, egészen addig, amíg normális mennyiségről van szó, hiszen ez teljesen természetes folyamat.

Útmutató a konvektor fogyasztás kalkulátor használatához

Működési elv és belső szerkezet

A katalizátor működése lényegében igen egyszerű. Adott egy fém ház, amit egy méhkaptárhoz hasonlíthatunk. Az egymástól elválasztott kis terekbe kerámiabetétet helyeznek, ami különböző nemesfémeket tart meg. Ezek a fémek más és más anyagokkal érintkeznek majd a jármű működése közben. A gyártáskor a nemesfémeket a katalizátor-mag extrudált kerámia méhsejt szerkezetére viszik fel. A kerámia-mag áramlási csatornák százait tartalmazza, ezek biztosítják, hogy az átáramló kipufogógázok a lehető legnagyobb felületen érintkezzenek a katalitikus reakciót létrehozó nemesfémekkel. Lényegében egy kis méretű alkatrészről van szó, azonban a kerámia betét kiterítve mindenki meglepne, még egy futballpályát is le tudnánk vele fedni.

Elhelyezkedés és hőmérséklet

A katalizátor elhelyezkedése minden esetben a kipufogó rendszerben található meg. A katalizátorba megy a kipufogó gáz, ez a gáz még nem találkozott útja során semmivel, még kipufogó dobbal sem. Tehát a motorból vagy turbóból közvetlen kilépő gáz egyből a katalizátorba vezetődik. Azonban emellett szükség lesz még a megfelelő hőmérsékletre is. A mai modern autókban pont ezért kerül a katalizátor a leömlő torokba, mert így sokkal gyorsabban melegszik át, és a hatását is hamarabb fejti ki.

A katalizátor típusai

A katalizátoroknak többféle típusa létezik, attól függően, hogy milyen motorhoz (benzin vagy dízel) és milyen károsanyag-kibocsátási normáknak kell megfelelniük. A gépjármű katalizátoroknak három fő fajtája létezik:

• két gázkomponensre ható
• három gázkomponensre ható (Háromutas katalizátor, TWC)
• és az utóbbi levegőbefúvásos változata.

Ezek különböző módszerrel, más-más kémiai reakció útján csökkentik a kipufogógáz károsanyag-tartalmát. Az első katalizátorokban szemcsés magot alkalmaztak, ma már a legtöbb modern katalizátorban szabad átfolyású kerámia méhsejt szerkezetű magot találunk.

Két- és háromutas katalizátorok

A két gázkomponensre ható katalizátorokat Amerikában 1975 és 1985 között gyártott gépkocsikon használták. A három gázkomponensre ható katalizátornak hármas hatása van. Ez a változat ugyanazt a módszert alkalmazza, mint az előbbi: redukál és oxidál. A különbség abban áll, hogy itt a két különálló katalizátor mag közé levegőt vezetnek, növelve ezáltal az oxidáció hatékonyságát. Az első mag végzi a redukciót, a második az oxidációt. A háromutas katalizátor (TWC) benzinmotorokban a leggyakoribb.

Fogyasztási teszt: Suzuki Swift vs. Citroën C-Zero

Szabályozott és nem szabályozott katalizátorok

• Szabályozott katalizátor: Kifinomult elektronikus vezérlőrendszereket igényel a motor égési folyamatához. A szabályozott katalizátor esetén minimum egy (de mára már kettő) lambdaszonda felügyeli és minősíti a gázok mértékét és a katalizátor működését.
• Nem szabályozott katalizátor: Régebbi típusú katalizátor. A nem szabályozott katalizátoros autókban nincs lambdaszonda.

Előkatalizátor

A fent leírt katalizátor változatoknak van egy fontos közös jellemzője: a redukció vagy az oxidáció megindulásához el kell érniük egy minimális működési hőmérsékletet. A gépkocsi indításától a katalizátor üzemi hőmérsékletének eléréséig tartó időszakban a leggyengébb a katalizátor hatásfoka, ekkor bocsátja ki a gépkocsi a legtöbb káros anyagot.

Ezért egyes gépkocsiknál közvetlenül a beömlőcső után előkatalizátort iktatnak be a kipufogórendszerbe, amely "besegít" ezen felmelegedési időszak alatt. Az előkatalizátor kis mérete, és a motorhoz való közelsége miatt hamarabb üzemi hőmérsékletre melegszik, mint a fő katalizátor.

A lambdaszonda szerepe

A lambda-szonda, vagy kevésbé ismert nevén oxigénszenzor, a kipufogó rendszer elengedhetetlenül fontos alkatrésze. Fontos szerepet játszik abban, hogy az autó szén-dioxid (CO2) és egyéb szennyező anyag kibocsátása megfeleljen az Európai Uniós előírásoknak.

A lambdaszondákat azért építik be az autókba, hogy felügyeljék a kipufogógáz összetételét. A szabályozott katalizátorok esetén a katalizátor előtt és után is van egy-egy lambdaszonda. Figyeli az első szonda a kipufogó gáz összetételét a katalizátor előtt, és a második szonda pedig a katalizátor utáni gázösszetételt, vagyis, hogy helyesen működik-e a katalizátor. Az első lambdaszondát szabályzó szondának, a második (katalizátor utáni) lambdaszondát pedig diagnosztizáló szondának hívjuk.

A lambdaszonda jeleiből szabályozza az ECU (motorvezérlő) a benzin-levegő keverék arányát, hogy dúsítson vagy éppen szegényítsen az üzemanyag és levegő keverék arányán. Így a katalizátor a lehető leghatékonyabban tudja végezni munkáját.

Cukorbetegek és az alkohol

A lambdaszonda élettartama és hibajelei

A lambdaszonda élettartama körülbelül 150000 kilométer, azonban meghibásodások és egyéb tényezők miatt ennél gyakrabban is szükséges lehet a lambda-szonda csere. A lambdaszonda megfelelő műszaki állapota kiemelten fontos, hiszen a meghibásodás következtében:

• fokozódhat az üzemanyag-felhasználás,
• növekedhet a környezetszennyezés,
• csökkenhet a motorteljesítmény,
• extra költségek jelentkezhetnek.

A lambda-szonda hiba jelei:

• Csökkenő motorteljesítmény gyorsulást követően
• Fokozott káros gázemisszió
• Hibajelzés a műszerfalon
• Megemelkedett üzemanyag fogyasztás
• Rándulás induláskor

A lambda-szonda hiba kiszűrése általában motor diagnosztikával és műszaki inspekcióval történik. Ezt kizárólag a megfelelő eszközök és szakértelem birtokában lehet elvégezni. Így a lambda-szonda hiba kiszűrése otthoni körülmények között nem lehetséges.

Katalizátor élettartama és meghibásodásának okai

A katalizátor élettartama nem pontosan meghatározható, de az autógyártók általában 140.000 km-re tervezik. Azonban ez az érték jelentősen változhat a használati körülményektől függően. A gépkocsikon alkalmazott katalizátorok fajtája évjárattól, motor űrtartalomtól és a gépjármű súlyától függ.

Élettartamot befolyásoló tényezők

Ha folyamatos, rövidtávú használatnál a katalizátor nem éri el a megfelelő üzemi hőfokot és tartósan dús keverékkel üzemel, akkor hamarabb lerakódik benne a szennyeződés. Egy hosszútávon használt gépjárműben a katalizátor folyamatosan megfelelő üzemi hőmérsékleten működik, szegényebb üzemanyag keverékkel, ezáltal kevesebb a lerakódott szennyeződés, így hosszabb a katalizátor élettartama.

Az alábbi tényezők is befolyásolhatják a katalizátor élettartamát:

• Rövid távú használat
• Dús üzemanyag keverék
• Sérült gyújtógyertya
• Kipufogógáz szivárgás
• Kénes üzemanyag használata

Meghibásodás jelei és okai

A katalizátor meghibásodása több jelből is felismerhető:

• Hibakód, vagy figyelmeztető lámpa világít
• Csökkenő motorteljesítmény
• Megnövekedett üzemanyag-fogyasztás
• Fokozott káros gázemisszió
• A katalizátor zörgő hangot ad
• Egyenetlen motorjárás
• Kipufogógáz szaga és színe

Ha erősen megkopogtatjuk a katalizátort, és ha az zörög vagy abban csörgő hangot hallunk, akkor nagy valószínűséggel összeszakadt a katalizátor. A katalizátor hibát inkább műszaki vizsgánál veszik észre, a károsanyag kibocsátás monitorozása közben. Hangja akkor lehet, ha nem megfelelő a tömítettsége a többi kipufogó elemmel. Ezért minden esetben ki kell cserélni a kipufogó tömítéseket, esetleg tűzkarikákat.

A katalizátor meghibásodásának több oka is lehet:

• Természetes elhasználódás: Ez teljesen normális, és mindenki találkozik vele egyszer, ha az autó rengeteg kilométert tud maga mögött, vagy pedig a futásteljesítmény átlagon felülinek nevezhető.
• Fizikai sérülés: A katalizátor könnyen sérülhet, mivel a jármű egy olyan részében található, ahol teljesen ki van téve a külső fizikai kontaktusnak. Egy ütés vagy padka könnyen kárt tehet benne.
• Belső hiba: Belső hiba is okozhat problémát, melynek során már nem fogja tudni a káros anyagokat átalakítani. Ezt csak a cserével tudjuk megoldani, viszont mindig figyelni kell arra, hogy miért következett be adott hiba. Általában más okok állnak a háttérben, mint például a gyújtógyertya kiégése. Ha a probléma megoldása nélkül cseréljük ki a katalizátort, akkor az újra tönkre fog menni.

Karbantartás, tisztítás és regenerálás

A gyakori városi közlekedés, rövid távok és hidegindítások mind hozzájárulnak ahhoz, hogy az égéstérben keletkező korom és szennyeződések lerakódjanak a katalizátorban. Egy elhanyagolt katalizátor komoly kiadásokat okozhat.

Adalékos tisztítás

Webáruházakban több márkában is elérhetők katalizátor regenerálásához való adalékanyagok, melyek használatával megnövelheted a katalizátor élettartamát, esetlegesen a dugulás átmenetileg orvosolható, ha hatásfoka a küszöbérték alatt van. A termék a benzintartályba öntve fejti ki hatását, és automatikusan keveredik az üzemanyaggal. Használatukat érdemes egy hosszabb út előtt megejteni, amikor meg tudjuk "huzatni" a gépjárművet.

Az adalékos tisztítás legtöbbször csak átmeneti, rövid távú enyhülést hozhat. Aztán ha újra előjön a hiba, azaz a hatásfoka küszöb érték alatt van, akkor lassan belátjuk, hogy tényleg jobb lett volna megvenni az új egységet. Ha igazán alapos karbantartást szeretnél, használd együtt az injektor- és katalizátor tisztító adalékokat!

Professzionális regenerálás

A szervizben elvégzett, úgynevezett direkt regenerálás abban az esetben hozhat eredményt, ha a szűrő még menthető állapotban van.

Katalizátor csere

A katalizátor cseréjére akkor lehet szükség, ha mechanikusan megsérül, vagy ha nem felel meg a környezetvédelmi előírásoknak. A katalizátor csere szükségességét több jel is mutathatja, mint például a gépjármű teljesítményének csökkenése vagy a kipufogógázok megnövekedett károsanyag-kibocsátása. A katalizátor állapotát a motor beállításakor, illetve műszaki vizsga előtt érdemes ellenőriztetni. Egy megbízható szerviz képes megállapítani, hogy a katalizátor megfelelően működik-e.

Univerzális és gyári katalizátorok

Az univerzális vagy általános katalizátorok fő előnye az, hogy egy típussal gépjárműmárkák és típusok széles körét lefedhetjük. Katalizátorcsere esetén az univerzális katalizátorok megfizethető alternatívát jelentenek az autógyári katalizátorokkal szemben. Az alkatrész-kereskedőnek illetve a beszerelőműhelynek kevesebb alkatrészt kell készleten tartania, mégis teljes típusválasztékot tud nyújtani a várhatóan katalizátor-cserére jelentkező gépjárművekhez.

Kínálatban megtalálhatók benzines és dízel univerzális katalizátorok is, ami jóval olcsóbb, mint a méretpontos gyárival megegyező. Egy átlagos gépjárműhöz, egy univerzális benzines katalizátor akár már 15.000-20.000 Ft-ért is beszerezhető. A dízel típusok ennél kicsivel drágábbak. Természetesen az ár függ a csőátmérőtől, a test méretétől, és a gépjármű köbcentijétől is.

Melyik autóhoz a legdrágább a katalizátor?

Az autó katalizátorokban leggyakrabban a platina és palládium nemesfémeket építenek be, melyeknek világpiaci árainak köszönhetően egy-egy katalizátor ára igencsak borsos lehet. Egy luxusautó ugyanaz az alkatrésze többszöröse lehet, mint egy átlagos gépjárművé. Továbbá fontos szempont az is, hogy az alkatrész gyári vagy utángyártott.

Néhány példa a drágább katalizátorok közül:

• Opel Astra G: Néhány motortípusának az érdekessége, hogy a katalizátor egybe van építve a kipufogócsonkkal.
• G32 GT 640IX BMW: Katalizátorának ára igencsak borsos.
• Rolls-Royce Phantom Drophead: Darabja 500.000 Ft/db felett rendelhető, mivel a kipufogó csonkkal együtt rendelhető és kettő szükséges egy gépjárműbe.

Katalizátor újrahasznosítás

A katalizátor felvásárlás, leadás a MÉH telepekre lehetséges, újrahasznosítás miatt. Egy-egy darabért akár több tízezer forint is kapható, ez típus függő.

További szempontok

Katalizátor tuning és lopás elleni védelem

Amikor katalizátor tuningról beszélünk, kipufogó szervizek gépjármű típustól és a felhasználástól függően alternatívákat szoktak javasolni, ami egyaránt növeli a teljesítményt és a nyomatékot. Léteznek olyan megoldások is, amelyek katalizátor lopás ("platinázás") elleni védelmet nyújtanak. Ezek nemcsak a gyakrabban lopás áldozatául eső kisteherautók és egyterűek esetében, de személyautók katalizátorainál is alkalmazhatók.

Összefoglaló táblázat

tags: #fogyasztás #csökkentő #katalizátor #működése

• Kettős tömegű lendkerék Opel Zafira Tourerhez
• útmutató terepjáró gumikhoz
• Fényszóró izzók motorokhoz
• A legendás Golf III modell
• műszaki adatai