Ce face un catalizator și ce probleme provoacă?

Catalizator

Convertizoarele catalitice au fost o parte inevitabilă a sistemului de evacuare a fiecărui vehicul nou în ultimii zece ani. Motivul constă în standardele de mediu prescrise pentru compoziția gazelor de eșapament pe care vehiculele trebuie să le îndeplinească. Motivele eșecului catalizatorului și cauzele acestora sunt explicate mai detaliat în acest articol. Au fost de asemenea răspunsuri la întrebările frecvente despre funcționarea catalizatorului.

Autovehiculele provoacă poluarea aerului cu gazele de eșapament din sistemul de eșapament. Gazele nocive sunt cel mai adesea cauzate de o ardere incompletă în spațiul cilindrilor. Pe lângă apă (H20) și dioxid de carbon (CO2), evacuarea conține următoarele gaze:

CO  – gaz toxic fără culoare și miros.
HC  – hidrocarburi nearse care contribuie la formarea de smog.
NOx  – oxizi de azot activi în formarea ploilor acide.

Catalizatorii elimină prezența gazelor enumerate în gazele de eșapament, transformându-le în gaze relativ inofensive, cum ar fi apa și dioxidul de carbon. Prin urmare, le numim și catalizatori în trei etape.
Utilizarea catalizatorilor este cea mai eficientă metodă de eliminare a gazelor dăunătoare, iar eficiența acestora este de aproximativ 90%.

Catalizatorul atinge funcționalitate maximă atunci când motorul funcționează cu un raport combustibil – aer în amestec într-un raport stoichiometric de 14,7: 1 (factor lambda = 1) – sau cu 1 gram de combustibil la 14,7 grame de aer. Apoi, raportul dintre aer și combustibil este astfel încât fiecare moleculă de combustibil poate fi combinată cu molecula corespunzătoare de oxigen din aer, adică se reduce posibilitatea apariției gazelor nearse în gazele de eșapament. De asemenea, reduce posibilitatea apariției excesului de molecule de oxigen care se combină cu azotul din aer la temperaturi și presiuni ridicate în timpul procesului de ardere și creează oxizi de azot dăunători.
Raportul stoichiometric dintre aer și combustibil este menținut de circuitul de control în care participă sonda lambda și unitatea de control ECU.

NOTĂ: factorul lambda în timpul funcționării motorului diesel și al motorului otto cu injecție directă în cilindru (motoarele Volkswagen, Audi, BMW, Mercedes) sunt mult mai mari decât unul în majoritatea lucrărilor, iar catalizatorii pentru astfel de motoare diferă prin construcție.

În funcție de factorul lambda citit de sondele lambda, computerul central controlează cantitatea de combustibil injectată în conducta de admisie și menține raportul stoichiometric necesar combustibil – aer necesar pentru performanța maximă a catalizatorului.

Convertorul catalitic este întotdeauna așezat mai aproape de motor pentru a reduce timpul de încălzire la temperatura de funcționare necesară (250 – 270° C min). Doar la aceste temperaturi, încep reacțiile chimice din nucleul activ.
Catalizatorii se disting prin materialul din care este realizat nucleul sau monolitul catalizatorului activ. Există două tipuri de catalizatori miez activ și, în funcție de aceștia, catalizatorii sunt împărțiți în:
METAL – miez de metal acoperit cu un strat activ.
CERAMIC – miez de ceramică acoperit cu un strat activ.
Catalizatorii metalici sunt de o calitate mai bună, sunt mai rezistenți la încărcăturile de căldură, creează o rezistență mai mică la trecerea gazelor de eșapament, dar sunt și mai scumpe. Suprafața activă este acoperită cu un strat subțire de platină, rodiu sau paladiu care acționează ca niște catalizatori în reacțiile chimice. Monolitul este sudat pe structura portantă, fiind mai rezistent la daune fizice. 

Catalizatorii ceramici sunt mai puțin costisitori și se găsesc pe majoritatea vehiculelor mai mici ca niște convertoare catalitice standard. Monolitul este fragil și sensibil la șoc și, prin urmare, este înfășurat într-o teacă de protecție și introdus în carcasa metalică a catalizatorului. Suprafața activă este acoperită cu elemente active (AlMg – silicat). 

Există multe motive pentru eșecul catalizatorului. Este extrem de important ca motivul anulării convertorului catalitic să fie identificat la înlocuirea convertorului catalitic pentru a evita o defecțiune accelerată a convertorului catalitic de schimb.

Deteriorarea fizică a catalizatorului

Impacturile puternice asupra carcasei catalizatorului pot provoca deteriorarea monolitului ceramic. Monolitul ceramic se poate rupe și, purtat de gazele de eșapament, poate fi înfundat în părțile din spate ale sistemului de eșapament, ceea ce face dificilă funcționarea motorului. Deteriorarea fizică este cea mai frecventă cauză a problemelor catalizatorului în prezent. Monoliții metalici sunt aproape complet rezistenți la această formă de deteriorare.
Diagnostic:
Căutați umflături și zgârieturi pe carcasa catalizatorului sau sunete în interiorul evacuării cauzate de piese rupte. De asemenea, sistemul de evacuare defect sau suporturile motorului provoacă vibrații care pot deteriora monolitul.
Soluție: 
Instalarea unui nou catalizator. Înlocuirea suportului de evacuare.

Catalizatorul înfundat cu plumb

Pentru a evita colmatarea catalizatorului cu plumb, este necesar să se utilizeze combustibili fără plumb. Anume, plumbul creează o peliculă subțire pe suprafața activă a catalizatorului, care împiedică apariția proceselor de reducere și oxidare. Unul sau doi combustibili cu plumb subțire sunt deja suficienți pentru a degrada semnificativ performanța catalizatorului.
Diagnostic:
Nivelul de colmatare sau efectul catalizatorului este proporțional cu cantitatea de plumb depusă în catalizator. Cu ajutorul detectoarelor speciale de plumb, se poate identifica un catalizator înfundat.
Soluție:
Instalarea unui nou catalizator.

Eroare Runtime Sonde Lambda

O eroare în funcționarea sondei lambda conduce la formarea unui amestec de combustibil în care se utilizează abaterea aerului și a combustibilului de la raportul stoichiometric ideal, în care funcția catalizatorului este maximizată. În cazul în care amestecul este bogat în combustibil, se menționează problema de a introduce combustibil nears în sistemul de evacuare, iar dacă combustibilul este prea slab, vehiculul își pierde forța. În acest caz, catalizatorul nu își îndeplinește funcția în mod satisfăcător și nu trece testul ecologic (compoziție de NOx prea mare în evacuare).
Diagnostic:
Factorul lambda defect poate fi determinat pe baza rezultatelor testului ecologic, în timp ce sonda lambda defectă este verificată de un aparat special în acest scop.
Soluţie:
Înlocuirea convertorului catalitic nu va afecta soluția acestei probleme. Sonda lambda trebuie înlocuită.

Intrarea de ulei și antigel în zona de ardere

Uleiul și antigelul care pătrund în mod eronat în sistemul de evacuare pot preveni trecerea gazelor de eșapament în catalizator prin crearea de depuneri groase de funingine în interiorul încărcării catalizatorului. Carbonul ars sub formă de funingine depus în catalizator creează următoarele probleme. În primul rând, depunerile de funingine împiedică funcția principală a catalizatorului – reducerea cantității de gaze dăunătoare (HC, CO, NOx) în gazele de eșapament și în al doilea rând, înfundă găurile mici din încărcarea catalizatorului și astfel blochează trecerea gazelor de eșapament creând o presiune de retur crescută în sistemul de evacuare. Ca rezultat, sarcinile termice ale motorului sunt crescute – astfel, o durată de viață mai scurtă și revenirea gazelor de eșapament înapoi la cilindru, ceea ce reduce semnificativ utilitatea procesului care are loc în cilindru și scade puterea motorului cu un consum crescut de combustibil. Acest lucru poate fi cauzat de legăturile pistoanelor uzate, garniturile supapelor uzate sau de o garnitură defectuoasă a chiulasei.
Soluție: 
Înlocuirea convertorului catalitic este o soluție temporară, deoarece este necesar să se elimine problema care determină pătrunderea uleiului în sistemul de evacuare.

Bujii uzate sau fișe de bujii uzate

Bujiile care nu generează o scânteie sau fac acest lucru la un moment nepotrivit sunt motivul pentru care combustibilul nears intră în sistemul de evacuare. Combustibilul ars din sistemul de evacuare din catalizator arde din cauza temperaturilor ridicate ale procesului din acesta și crește și mai mult temperaturile de vârf ale procesului, care afectează topirea și descompunerea catalizatorului în sine. Corectitudinea bujiilor și a cablurilor bujiei ar trebui verificată în mod regulat și modificată în cazul unor eventuale defecțiuni.
Diagnostic: 
Verificarea bujiilor și fișelor de bujii.
Soluție: 
Înlocuirea convertorului catalitic este o soluție temporară, deoarece este necesar să se înlocuiască bujiile sau fișele defecte pentru a se evita defectarea catalizatorului.

Excesul de combustibil nears în evacuare

Combustibilul care arde și dă putere motorului, este conceput pentru a arde complet în cilindru. Excesul de combustibil care nu arde în cilindru intră în sistemul de evacuare și arde când gazele de eșapament ajung la catalizator, unde este cea mai ridicată temperatură din întregul sistem de evacuare. Această combustie nedorită încălzește suplimentar catalizatorul la temperaturi extrem de ridicate, ceea ce duce la topirea încărcăturii ceramice a catalizatorului.
Motivele posibile ale raportului incorect de aer și benzină în amestecul de combustibil pot fi următoarele: cuplu incorect al bujiei, fișe bujii corodate, sondă lambda defectă, injector de combustibil defect sau senzori defecți ai motorului.
Diagnostic: 
Funcționarea defectuoasă a motorului, pierderea puterii și a cuplului, funingine la evacuare.
Soluţie:
Convertorul catalitic trebuie înlocuit numai după ce sursa primară de defecțiune a fost îndepărtată.

Îmbătrânirea catalizatorului

De-a lungul anilor de exploatare, catalizatorii și-au pierdut eficacitatea. Diverși aditivi de combustibili și uleiuri, particule metalice și de resturi în evacuare și oboseala generală a materialului catalizator determină o scădere a eficienței de funcționare și, în consecință, o creștere a emisiilor de gaze de eșapament.
Soluție:
Înlocuirea convertorului catalitic este cea mai bună soluție la problemă, iar întreținerea regulată a vehiculelor și utilizarea aditivilor compatibili cu CAT sunt recomandate ca prevenire.

Cât de des este necesară schimbarea convertorului catalitic?

Teoretic, convertorul catalitic ar trebui să depășească durata de viață a vehiculului. Cu toate acestea, datorită sarcinilor termice și mecanice extreme la care este expus convertorul catalitic pe vehicul, este necesar să înlocuiți catalizatorul cel puțin o dată pe durata de viață a vehiculului (la fiecare 200.000 – 350.000 km). La unele vehicule, catalizatorii se deteriorează mult mai devreme din cauza monoliților ceramici.

Catalizatorul funcționează la intervale scurte de condus?

Catalizatorul trebuie să atingă temperatura de funcționare pentru a începe să efectueze procesele chimice prezise. Timpul de încălzire este de aproximativ trei minute în timpul iernii. Apropierea convertorului catalitic la motor poate reduce și mai mult timpul necesar pentru a atinge temperatura de funcționare.

De ce mirosul catalizator uneori miroase a ouă stricate?

Duhoarea ouălor putrede apare uneori din cauza formării de hidrogen sulf în catalizator din elementele de ardere de sulf din combustibil. De obicei, apare din cauza schimbărilor bruște în modul motor. Acest fenomen apare cel mai frecvent la vehiculele mai noi și dispare treptat odată cu vârsta.

Se poate repara catalizatorul?

Un catalizator este un element care nu se repară, dar se schimbă. O compoziție de evacuare adversă poate fi prezentă cu convertorul catalitic corect și cauza trebuie apoi diagnosticată și eliminată.

Convertorul catalitic afectează performanța vehiculului?

Nu, deoarece funcționarea vehiculului este optimizată pentru construcția unui sistem de evacuare pentru care elementul standard și indispensabil este catalizatorul. Cu toate acestea, convertorul catalitic provoacă o subpresiune suplimentară în sistemul de evacuare, dar datorită acestui fapt, evacuarea din spate poate avea o construcție mai puțin restrictivă.

Există catalizatori pentru vehiculele diesel?

Construcția lor este atât de diferită încât sunt destinate în primul rând reacțiilor de reducere pentru a reduce cantitatea de NOx, care este considerabilă la motoarele diesel. Emisiile de HC și CO de la motoarele diesel sunt neglijabile.

Pot folosi aditivi pentru ulei și combustibil în vehiculele cu convertor catalitic?

Se recomandă utilizarea aditivilor care sunt declarați prietenoși CAT.

Cum știu dacă vehiculul meu are sau nu are un convertor catalitic?

Sonda lambda de prezență indică faptul că vehiculul are un convertor catalitic.