Katalizinis neutralizatorius benzininiuose varikliuose: informacija

Katalizatoriai tapo neatsiejama šiuolaikinių automobilių dalimi, nes būtent jie užtikrina, kad į atmosferą patenka mažiau kenksmingų dujų. „Audi“ katalizatorius - viena svarbiausių išmetimo sistemos dalių, nuo kurios priklauso ne tik tarša, bet ir variklio darbas. Jo užduotis paprasta: dar prieš išmetamosioms dujoms paliekant automobilį, kenksmingi junginiai paverčiami gerokai mažiau pavojingomis medžiagomis.

Lietuvoje tai turi ir praktinę reikšmę: taršos mokestis siejamas su CO₂ emisija, kuro tipu ir pirmos registracijos metais. Kitaip tariant, prastai veikianti išmetimo sistema gali tapti ne tik ekologine, bet ir finansine problema - ypač jei automobilis neatitinka numatytų taršos rodiklių. Aplinkos apsauga - tai pagrindinė katalizinio neutralizatoriaus, nedidelio konteinerio su keraminiu filtru, funkcija.

Ką daro katalizatorius ir kaip jis veikia?

Katalizatorius yra išmetimo sistemos įrenginys, skirtas sumažinti kenksmingų dujų kiekį. Veikiant vidaus degimo varikliui, į aplinką išsiskiria daugybė nuodingų medžiagų, tarp kurių pavojingiausios yra anglies monoksidas (CO), nesudegę angliavandeniliai (CH) ir azoto oksidai (NO, NO₂). Šių kenksmingų medžiagų išmetamųjų dujų kiekio mažinimas tapo svarbia aplinkosaugos užduotimi, ypač didžiuosiuose miestuose, kur automobilių tarša sudaro didelę dalį bendro oro užterštumo.

Pirmieji automobilių išmetamųjų dujų valymo įrenginiai, atsiradę XX a. viduryje, buvo dviejų komponentų, nes galėjo neutralizuoti tik dvi iš trijų pagrindinių kenksmingų medžiagų - CO ir CH. Vėliau pradėtas naudoti rodis, leidęs paversti azoto oksidus paprastu azotu. Šiuolaikinis, veiksmingiausiu pripažintas trijų komponentų selektyvinis dviejų dalių katalitinis neutralizatorius su atgaliniu ryšiu, užtikrina efektyvų visų trijų pagrindinių teršalų neutralizavimą.

Katalizatoriaus konstrukcija

Šiuolaikinis katalitinis neutralizatorius - tai korpusas, kurio viduje išdėstytas karščiui atsparus keraminis arba metalinis pagrindo blokas, primenantis korio struktūrą. Viduje jis turi keraminį arba metalinį „korį“, padengtą tauriųjų metalų sluoksniu (dažniausiai platina, paladis ir rodis). Dėl specialaus pagrindo su mikroreljefu, bendras katalizinio sluoksnio plotas gali būti iki 20 000 m². Kanalizuojamoji medžiaga sudaro apie 60 proc. įrenginio vertės.

Trijų dalių katalizatorius turi nerūdijančio plieno korpusą, kuris montuojamas dujų išmetimo sistemoje. Korpuse yra blokas su gausybe ištisinių porų, padengtų plonu kataliziniu sluoksniu. Jis pagreitina chemines reakcijas, bet nedalyvauja jose. Dažniausia sluoksnis yra iš platinos, paladžio ir rodžio, nes būtent šie metalai atspariausi degimo metu išsiskiriančių sieros junginių poveikiui.

Cheminės reakcijos

Kai per šį „korį“ prateka karštos išmetamosios dujos, vyksta cheminės reakcijos, kurios:

• anglies monoksidą paverčia anglies dioksidu;
• angliavandenilius oksiduoja iki vandens garų ir kitų mažiau kenksmingų junginių;
• azoto oksidus neutralizuoja iki azoto.

Šis procesas ypač efektyvus tada, kai katalizatorius pasiekia darbinę temperatūrą. Būtent todėl svarbu, kad sistema „įšiltų“ greitai ir stabiliai dirbtų tiek mieste, tiek greitkelyje. Katalitinis neutralizatorius montuojamas išmetimo sistemoje iš karto po išmetimo kolektoriaus, neutralizacijos procesui užtikrinti, būtina aukšta temperatūra - apie 250 laipsnių Celsijaus.

Liambda zondas ir jo vaidmuo

Trijų komponentų katalizatoriaus efektyvumą užtikrina vadinamasis liambda zondas arba deguonies daviklis. Šis daviklis nuolat tiria laisvo deguonies kiekį išmetamosiose dujose ir siunčia signalą elektroniniam sistemos valdymo blokui. Remdamasis šiuo signalu, valdymo blokas koreguoja kuro ir oro mišinio santykį - nusprendžia, ar mišinį reikia sutirštinti, ar paliesinti, taip optimizuodamas degimo procesą ir maksimaliai padidindamas katalizatoriaus efektyvumą. Pirmą kartą tokią sistemą su liambda zondais 1977 m. panaudojo „Volvo". Šiandien ji yra beveik kiekviename naujame automobilyje ir yra gyvybiškai svarbi aplinkosaugos standartų laikymuisi.

Kuo „Audi“ katalizatorius skiriasi nuo bendrinių sprendimų?

Nors veikimo principas visiems automobiliams panašus, „Audi“ katalizatoriai paprastai pritaikomi konkretiems varikliams pagal išmetamųjų dujų srautus, temperatūras ir mišinio sudėtį. Tai daroma tam, kad emisijų mažinimas nekenktų dinaminiams rodikliams ir kad išmetimo sistema nesukurtų perteklinio pasipriešinimo (vadinamo atbuliniu slėgiu).

Kita svarbi pusė - ilgaamžiškumas. Aukštesnės klasės automobiliuose daugiau dėmesio skiriama tam, kad detalė atlaikytų nuolatines temperatūrų bangas, vibracijas ir ilgalaikį kontaktą su agresyviomis dujomis. Šiuolaikiniai „Audi“ modeliai išmetimo darbą nuolat stebi, pavyzdžiui, deguonies (lambda) zondais. Jei katalizatorius veikia prastai, padidėja tikimybė, kad bus fiksuojami netipiniai parametrai ir užsidegs variklio gedimo indikatorius.

Katalizatoriaus eksploatacija ir galimi gedimai

Katalizatorius paprastai apskaičiuotas maždaug 150 000 kilometrų ridos, tačiau jo veikimo trukmė ir efektyvumas labai priklauso nuo degimo ir kuro tiekimo sistemos būklės bei benzino kokybės. Reguliarus aptarnavimas gali padėti šį laiką dar prailginti, tačiau verta nepamiršti profilaktinių patikrų.

Dažniausi katalizatoriaus gedimų sukėlėjai

Katalizatoriai skiriasi pagal pagrindo, kuris dengiamas katalitiniu sluoksniu, tipus. Keraminiai katalizatoriai labiau išplitę ir ne tokie brangūs. Pagrindinis keraminių katalizatorių trūkumas - jų trapumas. Užtenka nelabai stipraus smūgio kelyje. Jį gali tekti keisti, jeigu ant įkaitusio paviršiaus pateks šalto vandens.

Dar viena gedimo priežastis - problemos degimo sistemoje. Ankstyvas arba vėlyvas degimas ir pernelyg riebus kuro mišinys sąlygoja keraminio pagrindo perkaitimą. Jei variklis iškart neužsiveda, sudega ne visas kuras, todėl jis kaupiasi artimiausioje išmetimo sistemos ertmėje, dažniausia - katalizatoriuje. Dėl to koriai išsilydo, ir neutralizatorius užsikemša. Katalizatorius gali tinkamai veikti tik variklyje, kuriame įrengta elektroninė uždegimo sistema ir mikroprocesorių valdomas kuro įpurškimas.

Ir metaliniams, ir keraminiams katalitiniams neutralizatoriams vienodai kenkia nekokybiškas ar etiliuotas benzinas, į degimo kamerą patenkantys tepalai ar antifrizai, netinkami techniniai skysčiai, naudojami kuro sistemos plovimui, per riebus kuro mišinys, ilgas variklio veikimas tuščia eiga. Veikiant šiems veiksniams, katalizatorius ne tik praranda savybę sudeginti nesudegusias kenksmingas priemaišas. Užsiteršia jo kanalai, todėl mažėja jų praeinamumas, neutralizatoriaus galia.

Trūkęs išmetimo kolektorius - viena katalizatoriaus perdegimo priežasčių, o kolektorius su katalizatoriumi kainuoja gerokai brangiau negu tik kolektorius.

Katalizatoriaus gedimo požymiai

Jei katalizatorius sugenda, gali atsirasti šie požymiai:

• Suprastėjusi trauka - automobilis prasčiau įsibėgėja, „dusina“ aukštesnėmis apsukomis.
• Padidėjusios degalų sąnaudos - variklis priverstas dirbti neefektyviai.
• Užsidegęs variklio gedimo indikatorius - diagnostika dažnai parodo su emisijomis susijusius nuokrypius.
• Barškėjimas iš apačios - vidinė korio struktūra gali trupėti.
• Nemalonus „supuvusių kiaušinių“ kvapas - gali reikšti, kad dujos nebeskaidomos kaip turėtų.

Pasigirdęs dūžtančių šukių garsas leis suprasti, kad katalizatorių reikia keisti. Jis gali perkaisti, o paviršius - įkaisti iki raudonumo. Pasitaikė atvejų, kad nuo perkaitusio katalizatoriaus lydydavosi aliumininė apsauga, užsidegdavo dugno antikorozinė danga. Vidinė sugedusio katalizatoriaus temperatūra tokia aukšta, kad keramika gali išsilydyti ir visiškai užkimšti išmetamąjį vamzdį. Kitas nemalonus dalykas - keraminės dulkės. Keraminis katalizatoriaus blokas, nepaisant to, kad jo iš išorės atrodo sveikas ir atlieka savo funkcijas, pamažu yra, o atsiradusios keraminės dulkės patenka į degimo kamerą. Pasitaiko atvejų, kai ardant remontuojamą variklį cilindruose randama nedidelių keramikos gabaliukų. Degimo kameroje susikaupusios keraminės dulkės lemia greitesnį cilindrų susidėvėjimą. Taigi ir variklį gali tekti keisti pirmiau laiko.

Kodėl verta tikrinti katalizatorių?

Net jei automobilis dar važiuoja „normaliai“, katalizatoriaus patikra yra svarbi dėl šių priežasčių:

• Mažesnė tarša - tvarkinga sistema realiai sumažina kenksmingų junginių kiekį.
• Stabilesnė dinamika - užsikimšęs katalizatorius dažnai „nuima“ galią.
• Degalų sąnaudos - varikliui nereikia dirbti „per prievartą“, kai išmetimas laisvas.
• Ankstyva diagnostika - smulkūs požymiai užfiksuojami prieš brangius gedimus.
• Saugumas - perkaistantis ar pažeistas katalizatorius gali kelti riziką aplinkinėms detalėms.

Katalizatoriaus keitimas ir alternatyvos

Jei katalizatorius sugenda, dažniausiai jis yra pašalinamas ir pakeičiamas nauju arba, retais atvejais, sumontuojamas rezonatorius. Tačiau rekomenduojama jį pakeisti nauju, nes tai yra vienintelis būdas išlaikyti automobilio ekologiškumą ir tinkamą veikimą.

Katalizatoriaus keitimas namuose

Teoriškai - taip, tačiau praktikoje tai nėra „greitas pasidaryk pats“ darbas. Reikia tinkamų įrankių, saugaus automobilio pakėlimo, o kai kuriais atvejais - pjovimo ar suvirinimo sprendimų, jei detalė nėra sujungta varžtais. Dar svarbiau - parinkti tiksliai jūsų modeliui tinkantį katalizatorių, nes netinkama dalis gali sukelti klaidas, bloginti trauką ir didinti emisijas. Taip pat verta pasirūpinti senos detalės utilizavimu: katalizatoriuje yra tauriųjų metalų, todėl jį geriausia perduoti tvarkytojams, kurie užtikrina tinkamą perdirbimą.

Katalizatoriaus kainos ir alternatyvos

Kaina labai priklauso nuo „Audi“ modelio, variklio, detalių tipo (originali ar analoginė) ir darbų apimties. Kai kuriuose automobiliuose keitimas paprastesnis, kituose - reikalauja daugiau darbo (pavyzdžiui, kai katalizatorius integruotas su kitais išmetimo mazgais). Tiksliausia - vertinti pagal konkrečią komplektaciją ir diagnostikos rezultatus. Dėl aukštos katalizatorių kainos, kai kurie automobilių savininkai nori visai juo atsikratyti. Vietoj katalizatoriaus įrengiamas liepsnos slopintuvas ir deguonies jutiklio apgavikas. Kaip ir pagaminti naują raktą automobiliui, greitai ir be problemų pašalinti katalizinį neutralizatorių gali tik specialistas.

Modernizavus išmetimo sistemą ir pašalinus konteinerį, visada yra įrengiamas liepsnos slopintuvas. Išmontavus katalizatorių ir atidarius jo korpusą, viskas atsargiai pašalinama iš vidaus. Paskui atliekamas paruošto ar iš anksto pagaminto rezonatoriaus montavimas. Jo sudėtingumas, dydis, forma nustatomi atsižvelgiant į jėgos agregato tūrį ir galią. Todėl automobilio garsas išlieka toks pats, tačiau variklis veikia geriau.

Kuro priedai ir jų nauda

Siekiant pagerinti degalų kokybę, sumažinti neigiamą bioetanolio poveikį ir palaikyti optimalią variklio bei išmetimo sistemos būklę, naudojami specialūs kuro priedai. Kai kurie priedai skirti kompensuoti pablogėjusią degalų kokybę, stabilizuoti kurą, valyti ir saugoti elektros sistemą nuo korozijos, apsaugoti vožtuvų lizdus ir didinti oktaninį skaičių. Kiti priedai padeda apsaugoti kuro sistemą nuo dervų susidarymo, surišti kuro drėgmę, neleisti užšalti degalų tiekimo linijoms žiemą ir apsisaugoti nuo garų blokavimo vasarą. Ypač svarbūs yra priedai, skirti benzininiams varikliams, kuriuose naudojamas tiesioginis degalų įpurškimas, bei priedai, apsaugantys GPF (benzino kietųjų dalelių filtrą) ir katalizatorius. Naudojant tinkamus priedus, galima pagerinti variklio tarnavimo laiką ir efektyvumą, sumažinti kenksmingų medžiagų išmetimą, taupyti degalus ir atkurti variklio našumą.

tags: #katalizinis #neutralizatorius #benzinas