Katalizátor elmélete

Katalizátor

A katalizátor a motor azon része, amelyik a jármű káros anyag kibocsájtását csökkenti. Elhelyezkedésileg a kipufogó rendszerben találjuk a csőrendszerbe iktatva, vagy közvetlenül a torokba helyezve.

Hogyan működik a katalizátor?

Most kezdhetnénk azzal, hogy tanultuk kémia órán hogy mi és hogy hogyan lép reakcióba, milyen anyag mivel, de nyilván ez az autó tulajdonosok túl nyomó többségét nem érdekli. Az már annál inkább, miért kell a műszaki vizsga során az autót félre tolni, hogyha nem hozza az elvárt környezetvédelmi előírásokat.

Mindazon által érdemes egy pár szót beszélnünk arról, hogy mit is csinál. Leegyszerűsítve a motor kipufogó gázát bevezetjük egy dob alakú szerkezetbe (katalizátor) ami a kipufogó gázt kémiai folyamatok sorával átalakítja a nem kívánatos anyagokat, olyan anyagokká, amik nem terhelik a környezetet például vízzé és széndioxiddá.

Tehát nem kell meg ijedni, ha a kipufogó végéből víz folyik, mert az természetes és a tisztító folyamat része. Felépítése úgy néz ki, hogy adott egy fém ház, melybe belehelyeznek egy méhsejtes kialakítású kerámia betétet, melyre különböző nemesfémeket hordanak fel, amik a kémiai folyamatot végbe viszik. 

Méretre akkora kerámia betét a katalizátorba, hogy ha kiterítenénk a földre, egy futballpályát lefedhetnénk vele. A katalizátor tökéletes működéséhez megfelelő hőmérséklet is szükséges, mivel csak akkor tud tökéletesen végbe menni a katalitikus folyamat.

Ez a hő kb. 400-800 fok között van. A régebbi típusoknál még a kipufogó flexibilis cső és a középső dob közé helyezték, melyek lassan melegedtek be és így sűrűbb is a meghibásodási arány, míg a modern autókban már a leömlő torok után teszik közvetlenül, ami sokkal hamarabb bemelegszik, és ez által hamarabb kezd el dolgozni. 

Katalitikus folyamatok típus szerint

Tehát a folyamat a következő :

1., bevezetjük a katalizátorba a kipufogógázt , amely lehet redukciós katalizátor vagy oxidációs katalizátorok. 

2., a katalizátor felosztja a molekulákat atomjaira

3., az atomok ezt kővetően ártalmatlan gázokként kilépnek a kipufogóból, például szén-dioxid, nitrogén és vízként. 
 

Miért akarják ellopni  a katalizátort a kocsim alól?

Mert igen csak értékes, olyan nemesfémek vannak benne mint platina, rodium vagy palládium, amik segítik átalakítani a jármű káros anyag-kibocsátását nem káros gázokká. 

Katalizátor felépítése

Milyen Katalizátorok léteznek és mit jelent, hogy két utas, meg három utas?

 A szerelőnél biztos hallottuk már azt a kifejezést, hogy szabályozott, vagy nem szabályozott katalizátor. A nem szabályozott katalizátor azt jelenti, hogy nincsen semmi sem, ami változtatná a katalizátorhoz kerülő kipufogó gáz minőségét, hanem kontroll nélkül megy bele a kipufogó gáz, míg a szabályozottnál minimum egy darab lambda szonda figyeli a beáramló kipufogó gázt, és elemzés után az jelzést küld a computernek, ami megváltoztatja a keverék összetételét.

Ahol már két szonda van, ott már nem csak a katalizátorba belépő gáz milyenségét méri, hanem már a gáz átalakítása utáni állapotot is, tehát teljes felügyeletben van a katalizátor. 

Az első szondát szabályzó szondának hívjuk, míg a második szondát diagnosztizálónak nevezzük. 

Amikor azt halljuk, hogy két vagy három utas a katalizátor, az nem azt jelenti, hogy két vagy három irányba megy be a gáz, hanem hogy két gázkomponensre ható vagy három gáz komponensre ható katalizátorok. Minél újabb az autó annál biztosabb, hogy már három gázkomponensre ható katalizátor az.

A legújabb katalitikus rendszerek alkalmazhatóságához kifinomult elektronikus vezérlőrendszerek szükségesek a motor égési folyamatához, amely összefüggésben van a semlegesítő minőségének és a káros anyagok összetételének állandó gyors elemzésével. Már nem csak egy alkatrész , hanem folyamatos füstgáz elemzés azaz egy kisebb labor van a motor háztető alatt!

Egy Benzin motor kipufogó gáz összetétele egy adott pillanatban, ez sok mindentől változik. A mért állapot a katalizátor előtti mérés eredménye:


N2 (nitrogén) 77% A nitrogén elemi állapotban színtelen, szagtalan, íztelen, kevéssé reakcióképes kétatomos gáz, De ebből a levegő is nagyjából 78%

CO2 (szén-dioxid) 9% nem mérgező közömbös, üvegházhatású gáz, amely a klímakutatók 97%-a szerint hozzájárul a globális felmelegedéshez

H2O (vízgőz) 8% 

CO (szén-monoxid) 4%  Szagtalan, íztelen, nem látható gáz, kis mennyiségben belélegezve felszívódik, nagyobb mennyiségben akár halálos

O2 (oxigén) és nemesgázok 1% 

NOx (nitrogén-oxidokat) 0,1%  Vöröses barna gáz, ami a légzőszerveket ingerli. Csökkentésére különféle műszaki megoldások vannak, pl. a kipufogógáz egy részének bizonyos üzemi körülmények közötti égéstérbe visszavezetésére az EGR szelepen keresztül.

H2 (hidrogén) 0,05% 

SO2 (kén-dioxid) 0,01% 

Szilárd részecskék: 0,005% 

HC (szénhidrogének) 0,03-0,04% " 

Katalizátor kiégve

 

Katalizátor meghibásodás jelei:          

Számunkra érezhető jelek, ha rossz a katalizátorunk: 

  • fordulatszám ingadozás
  • nagy üzemanyag fogyasztás
  • megtorpan az autó gyorsítás közben

A katalizátornak többféle meghibásodása lehetséges, lehet fizikai vagy kémiai. 

Fizikai meghibásodásról akkor beszélünk, 

ha valamilyen külső elem hatására sérülés, esetleg törés következik be. Ilyenkor a szerelő jelzi, hogy valamilyen sérülés érte a dobot. A szerelő meg is kopogtatja a katalizátort, és ha abban csörgő hangot hall, akkor nagy valószínűséggel összeszakadt a katalizátor. 
Idősebb autóknál sok esetben nem vesszük észre, ha ez a törés bekövetkezik, maximum úgy, hogy megnövekszik az üzemanyag fogyasztás, vagy vizsgán azt mondják, hogy nem teljesíti a környezetvédelmi követelményeket.
Egy fiatalabb autónál már más a helyzet, ha a katalizátor nem működik, azonnal jelez a computernek a szondákon keresztül, és vészüzembe kapcsol át. Sajnos ilyenkor örülhetünk, ha eljutunk az első szerelőhöz, mivel az autó meg is torpan, valamint csak alacsony sebességgel tud közlekedni.

Kémiai problémának azokat nevezzük, 

amelyek során nem sikerült a katalizátornak átalakítani a gázokat. Ennek több oka lehet, például egy hibás gyújtógyertya, mivel ilyenkor a katalizátorba kerül az elégetetlen üzemanyag, és az a hő hatására a katalizátorban begyulladhat az el nem égett üzemanyag, és kiéghet a katalitikus anyag. Innen jön a záp tojás szag. A másik ilyen eset, amikor valamilyen motorikus hiba miatt olajos üzemanyag kerül be, ilyenkor a járatok teljesen eltömődhetnek. 

Katalizátor metszete

És a végére egy kis videó, hogy hogyan kezd el bedurranni a katalizátor :)