Daugumai vairuotojų ir automobiliais besidominčių žmonių jau teko girdėti apie katalizatorius. Dažniausiai apie juos kalbama vagysčių kontekste bei tada, kai diskutuojama apie pigiausius ir paprasčiausius būdus padidinti automobilio galingumą bei išmetimo sistemos keliamą triukšmą. Tačiau šis komponentas automobilyje yra ne veltui - kiekvienam transporto priemonės savininkui naudinga suprasti jo funkciją, naudą ir techninės priežiūros poreikius.
Kas yra katalizatorius ir kokia jo paskirtis?
Katalizatorius - tai transporto priemonės išmetimo sistemoje esantis įtaisas. Jis, prieš išmetant į atmosferą kenksmingus teršalus pro duslintuvą, išmetamąsias dujas paverčia mažiau kenksmingomis. Jeigu degimo procesas būtų nevaldomas, pro duslintuvą į aplinką patektų be galo daug taršos. Būtent čia praverčia automobilio katalizatorius, kuris veikia panašiai kaip vandens filtras: užterštos išmetamosios dujos pereina per jį ir išeina švaresnės.
Katalizatoriaus paskirtis šiek tiek skiriasi, priklausomai nuo naudojamų degalų. Benzininiuose varikliuose jie neutralizuoja anglies oksidus ir angliavandenilius bei sumažina azoto oksidų kiekį, todėl vadinami trijų funkcijų katalizatoriais. Dyzeliniuose varikliuose įrenginiai padeda sumažinti dujose esantį anglies oksido, angliavandenilių ir kietųjų dalelių kiekį.
Kaip veikia katalizatorius?
Katalizatorius į pagalbą pasitelkia chemines reakcijas. Kad jis galėtų atlikti savo darbą, variklis turi gauti tinkamą kuro ir oro santykį. Tam automobilyje yra du deguonies jutikliai (liambda zondai) - vienas prieš katalizatorių, kitas už jo. Jie nuolat matuoja deguonies kiekį išmetamosiose dujose ir perduoda signalą į kompiuterį, kuris valdo variklio darbą bei reguliuoja įpurškiamų degalų kiekį.
Pagrindinės cheminės reakcijos įrenginio viduje yra redukcija ir oksidacija:
- Redukcijos reakcija sumažina nuodingų azoto oksidų (NOx) kiekį, paversdama juos azotu ir deguonimi.
- Oksidacijos reakcija paverčia anglies monoksidą (CO) ir nesudegusius angliavandenilius (HC) į anglies dioksidą bei vandens garus.
Paprastai katalizatorius yra sumontuotas iškart po išmetimo kolektoriaus. Ši vieta yra strategiškai svarbi, nes neutralizacijai būtina aukšta temperatūra (apie +250 ºC, o darbinė temperatūra gali siekti 800°C ar net daugiau). Įkaitimui pagreitinti dažnai naudojama korpuso termoizoliacija ir šildytuvai.
H2O susidarymas | Vizualizuota cheminių reakcijų analizė | Cheminių reakcijų animacija
Konstrukcija ir naudojamos medžiagos
Trijų dalių katalizatorius turi nerūdijančio plieno korpusą. Viduje yra blokas (karkasas) su gausybe ištisinių porų, primenantis korį. Šis karkasas gali būti dviejų tipų:
| Tipas | Savybės | Trūkumai |
|---|---|---|
| Keraminiai katalizatoriai | Labiau išplitę ir pigesni. | Trapūs, bijo mechaninių smūgių ir staigių temperatūros pokyčių. |
| Metaliniai katalizatoriai | Atlaiko aukštesnę temperatūrą (iki 1300°C), yra patvaresni. | Brangesni už keraminius. |
Karkaso paviršius yra padengtas plonu aktyviuoju katalitiniu sluoksniu. Tam naudojami taurieji metalai: platina, paladis ir rodis. Šie metalai veikia kaip paviršius, ant kurio teršalai lengviau vykdo chemines reakcijas, tačiau patys metalai į reakcijas neįsitraukia. Būtent dėl šių medžiagų katalizatoriai turi didelę vertę.
Medžiagos ir veiksniai, mažinantys katalizatorių veiklumą
Nors katalizatorius sukurtas tarnauti ilgai, tam tikros medžiagos ir gedimai gali drastiškai sumažinti jo veiklumą ar net visiškai sugadinti įrenginį:
- Nekokybiškas ar etiliuotas benzinas: Švinas ir kiti priedai „nuodija“ brangiuosius metalus, padengdami juos sluoksniu, kuris neleidžia vykti cheminėms reakcijoms.
- Tepalai ir antifrizas: Jei į degimo kamerą patenka alyva ar aušinimo skystis, jų degimo produktai užkemša katalizatoriaus kanalus.
- Per riebus kuro mišinys: Nesudegęs kuras gali patekti į katalizatorių ir ten užsidegti, sukeldamas perkaitimą.
- Techniniai skysčiai: Netinkami kuro sistemos plovikliai gali pažeisti katalitinį sluoksnį.
- Mechaniniai pažeidimai: Keraminis blokas gali skilti nuo smūgio į kliūtį kelyje arba įvažiavus į gilią balą (terminis šokas).
Užsiteršus kanalams, mažėja jų praeinamumas, o vidinė temperatūra gali pakilti tiek, kad keramika tiesiog išsilydys ir visiškai užkimš išmetamąjį vamzdį.
Katalizatorių tipai pagal variklį
Benzininių automobilių katalizatoriai
Daugumoje benzininių automobilių naudojami trijų funkcijų katalizatoriai. Naujesniuose modeliuose jie dažnai įrengiami tiesiai kolektoriuje, kad atitiktų „EURO 4“ ir aukštesnius standartus. Tai užtikrina greitesnį šilimą, tačiau dėl tokios konstrukcijos kolektoriaus gedimai tampa brangesni.
Dyzelinių automobilių sistemos
Dyzelinių automobilių išmetimo sistema yra sudėtingesnė ir susideda iš kelių elementų:
- Oksidacinis katalizatorius: Pirmasis sumažina kenksmingų medžiagų kiekį.
- Kietųjų dalelių filtras (DPF): Surenka ir sudegina suodžius.
- SCR sistema: Naudoja „AdBlue“ skystį azoto oksidams neutralizuoti.
Universalieji katalizatoriai
Tai ne originalios dalys, gaminamos pagal bendrą standartą. Jų esminis privalumas - žemesnė kaina. Tačiau jų veikimas gali būti ne toks efektyvus, o tarnavimo laikas - trumpesnis.
Gedimo požymiai ir pasekmės
Vidutinė katalizatoriaus tarnavimo trukmė yra nuo 100 000 iki 160 000 kilometrų (apie 10 metų). Kada laikas jį keisti, galima suprasti iš šių požymių:
- Suprastėjusi variklio trauka: Užsikimšęs katalizatorius riboja dujų srautą, todėl akseleratorius reaguoja pavėluotai.
- Padidėjusios kuro sąnaudos: Variklio valdymo blokas bando kompensuoti neefektyvų darbą didindamas kuro kiekį.
- Prietaisų skydelio signalai: Užsidegusi „Check Engine“ lemputė arba pranešimas apie katalizatoriaus perkaitimą.
- Netolygus darbas: Automobilis „trūkčioja“, sunkiau užsiveda.
- Pašaliniai garsai: Barškėjimas iš apačios gali reikšti, kad keraminis blokas subyrėjo į šukes.
Viena pavojingiausių pasekmių - keraminės dulkės. Suirus karkasui, dulkės gali patekti atgal į degimo kamerą ir sukelti greitą cilindrų susidėvėjimą, dėl ko gali tekti keisti visą variklį.
Priežiūra ir utilizavimas
Norint pailginti katalizatoriaus amžių, rekomenduojama naudoti kokybišką kurą, vengti labai trumpų kelionių, kai įrenginys nespėja įkaisti, ir reguliariai tikrinti degimo sistemos komponentus (žvakes, laidus). Nors rinkoje yra produktų katalizatoriaus valymui, jų veiksmingumas padeda tik esant nedideliam užterštumui.
Seno katalizatoriaus nereikia išmesti. Tai vertinga žaliava, tinkama perdirbimui dėl jame esančių tauriųjų metalų. Priduodami seną detalę specializuotoms supirkimo įmonėms, galite ne tik užsidirbti, bet ir prisidėti prie aplinkos apsaugos, nes metalai bus panaudoti pakartotinai.
tags: #medziagos #mazinancios #katalizatoriu #veikluma #vadinamos