Καταλύτης αυτοκινήτου: τι κάνει και τι τον καταστρέφει

Βρίσκεται κάτω από το πάτωμα, δεν φαίνεται και δεν κάνει θόρυβο. Κι όμως, ο καταλύτης είναι το εξάρτημα που καθορίζει τι βγαίνει τελικά από την εξάτμιση. Οι περισσότεροι οδηγοί τον θυμούνται μόνο όταν ανάψει η ενδεικτική λυχνία του κινητήρα ή όταν έρθει η ώρα του ελέγχου καυσαερίων. Αξίζει λοιπόν να ξέρει κανείς τι ακριβώς κάνει, γιατί φθείρεται και ποιες συνήθειες τον προστατεύουν.

Ο ρόλος του στο σύστημα εξαγωγής

Η εγκυκλοπαίδεια Britannica περιγράφει τον καταλυτικό μετατροπέα ως εξάρτημα των συστημάτων ελέγχου εκπομπών, που μειώνει τα επιβλαβή και ρυπογόνα αέρια του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Πρόκειται για έναν μονωμένο θάλαμο που περιέχει κυψελωτή δομή ή σφαιρίδια επικαλυμμένα με καταλύτη, μέσα από τον οποίο περνούν τα καυσαέρια.

Το ουσιαστικό σημείο είναι ότι ο καταλύτης δεν φιλτράρει τα καυσαέρια. Επιταχύνει χημικές αντιδράσεις που τα μετατρέπουν σε λιγότερο τοξικές ενώσεις, χωρίς ο ίδιος να καταναλώνεται.

Τρεις αντιδράσεις ταυτόχρονα

Στους βενζινοκινητήρες χρησιμοποιείται ο λεγόμενος τριοδικός καταλύτης, που κάνει τρεις δουλειές την ίδια στιγμή:

• αναγωγή των οξειδίων του αζώτου (NOx) σε άζωτο,
• οξείδωση του μονοξειδίου του άνθρακα σε διοξείδιο του άνθρακα,
• οξείδωση των άκαυστων υδρογονανθράκων σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό.

Τις αντιδράσεις αυτές τις αναλαμβάνουν μέταλλα της ομάδας του λευκόχρυσου: λευκόχρυσος, παλλάδιο και ρόδιο. Τα μέταλλα απλώνονται πάνω σε ένα πορώδες στρώμα, συνήθως από οξείδιο του αργιλίου, που καλύπτει έναν κεραμικό μονόλιθο με κυψελωτή δομή. Έτσι τα καυσαέρια έρχονται σε επαφή με πολύ μεγάλη ενεργή επιφάνεια σε μικρό όγκο.

Γιατί χρειάζεται θερμοκρασία και σωστό μείγμα

Ο καταλύτης δεν δουλεύει κρύος. Χρειάζεται θερμοκρασία γύρω στους 400 βαθμούς Κελσίου για να λειτουργήσει αποτελεσματικά, και γι’ αυτό τοποθετείται κοντά στον κινητήρα ή συνοδεύεται από προκαταλύτη αμέσως μετά την πολλαπλή εξαγωγής.

Δεύτερη προϋπόθεση είναι η αναλογία αέρα και καυσίμου. Οι τρεις αντιδράσεις αποδίδουν καλύτερα όταν ο κινητήρας δουλεύει σε στενό εύρος γύρω από τη στοιχειομετρική αναλογία. Εδώ μπαίνει ο αισθητήρας οξυγόνου: η μονάδα ελέγχου του κινητήρα τον χρησιμοποιεί σε κλειστό βρόχο και διορθώνει συνεχώς το μείγμα, ταλαντεύοντάς το ελαφρά ανάμεσα σε πλούσιο και φτωχό. Αν ο αισθητήρας δίνει λάθος ενδείξεις, ο καταλύτης δουλεύει εκτός των συνθηκών για τις οποίες σχεδιάστηκε.

Τι τον φθείρει πριν από την ώρα του

Ένας καταλύτης σπάνια χαλάει μόνος του. Συνήθως τον καταστρέφει κάτι που συμβαίνει πιο πάνω, στον κινητήρα:

• Διακοπές ανάφλεξης. Όταν ένας κύλινδρος δεν καίει σωστά, άκαυστο καύσιμο φτάνει συνεχώς στον καταλύτη και ανεβάζει υπερβολικά τη θερμοκρασία του.
• Λάδι ή ψυκτικό στα καυσαέρια. Μια διαρροή, για παράδειγμα από φλάντζα κεφαλής, φέρνει στον καταλύτη ουσίες που επικάθονται στην ενεργή του επιφάνεια.
• Δηλητηρίαση από πρόσθετα. Ο μόλυβδος καλύπτει την επιφάνεια του καταλύτη, και γι’ αυτό η καθιέρωσή του συνδέθηκε με την αμόλυβδη βενζίνη. Ανάλογη δράση έχουν το θείο, το μαγγάνιο, το πυρίτιο και ο φώσφορος.

Με απλά λόγια, ένα μπουζί που δεν δουλεύει ή ένας κινητήρας που καίει λάδια είναι πρόβλημα που πληρώνεται δύο φορές αν αφεθεί.

Πώς καταλαβαίνεις ότι κάτι δεν πάει καλά

Τα σημάδια είναι αρκετά χαρακτηριστικά. Ο οδηγός του e-shop PerformanceGap για το τι είναι ο καταλύτης αυτοκινήτου και πώς λειτουργεί αναφέρει ως συνηθέστερα συμπτώματα την απώλεια ισχύος στην επιτάχυνση, τη μυρωδιά κλούβιου αυγού από την εξάτμιση, τον μεταλλικό θόρυβο κάτω από το αμάξωμα, την υπερβολική θερμότητα κάτω από το όχημα και την ενδεικτική λυχνία του κινητήρα με τους κωδικούς P0420 ή P0430.

Ο ίδιος οδηγός δίνει ως τυπική διάρκεια ζωής τα 150.000 έως 250.000 χιλιόμετρα, με περιθώριο για περισσότερα όταν ο κινητήρας συντηρείται σωστά. Σημειώνει επίσης ότι τα χημικά καθαριστικά έχουν περιορισμένη αποτελεσματικότητα και ότι η αφαίρεση του καταλύτη είναι παράνομη στην Ευρωπαϊκή Ένωση και οδηγεί σε αποτυχία στον τεχνικό έλεγχο.

Από πότε τον έχουν τα αυτοκίνητα

Στις ΗΠΑ τα περισσότερα βενζινοκίνητα οχήματα εξοπλίζονται με καταλύτη από το έτος μοντέλου 1975. Ο τριοδικός καταλύτης πέρασε στην παραγωγή το 1977 και γενικεύτηκε το 1981, όταν αυστηροποιήθηκαν τα όρια για τα οξείδια του αζώτου. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση έγινε υποχρεωτικός σε όλα τα καινούργια βενζινοκίνητα αυτοκίνητα από την 1η Ιανουαρίου 1993, με την εφαρμογή του προτύπου Euro 1.

Οι πετρελαιοκινητήρες χρησιμοποιούν διαφορετική διάταξη, τον οξειδωτικό καταλύτη, που περιέχει λευκόχρυσο ή παλλάδιο πάνω σε αλουμίνα και οξειδώνει μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογονάνθρακες. Δεν αντιμετωπίζει όμως τα οξείδια του αζώτου, που στους κινητήρες αυτούς ελέγχονται με άλλα μέσα, όπως η ανακυκλοφορία καυσαερίων.

Τι κρατάς στην πράξη

Ο καταλύτης είναι εξάρτημα που ζει όσο του επιτρέπει ο κινητήρας. Όταν η ανάφλεξη είναι σωστή, ο αισθητήρας οξυγόνου υγιής και δεν υπάρχουν διαρροές λαδιού ή ψυκτικού, έχει όλες τις προϋποθέσεις να φτάσει στο τέλος της προβλεπόμενης ζωής του. Όταν εμφανιστεί κάποιο από τα συμπτώματα, η σωστή σειρά είναι πρώτα διάγνωση της αιτίας και μετά αντικατάσταση, αλλιώς ο καινούργιος καταλύτης θα έχει την ίδια τύχη με τον παλιό.

Πηγές

• Encyclopaedia Britannica, Catalytic converter. https://www.britannica.com/technology/catalytic-converter
• Wikipedia, Catalytic converter. https://en.wikipedia.org/wiki/Catalytic_converter

Σχετικοί οδηγοί

Χορηγίες για συλλόγους: πώς γράφεται ένα σωστό αίτημαΈνας πολιτιστικός σύλλογος που θέλει να αγοράσει όργανα, μια εθελοντική ομάδα που χρειάζεται εξοπλισμό, μια βιβλιοθήκη...Μασητικά για σκύλους: τι λένε οι κτηνίατροι για την ασφάλειαΤο μάσημα είναι φυσική ανάγκη για τον σκύλο, όχι κακή συνήθεια. Τα μασητικά κρατούν το ζώο...Κτήματα γάμου και εκδηλώσεων στην ΑττικήΚτήματα γάμου και εκδηλώσεων στην Αττική Η αναζήτηση του ιδανικού χώρου για μια ξεχωριστή εκδήλωση μπορεί...