Co to jest katalizator – jak działa i do czego służy?

Katalizator w samochodzie pełni istotną funkcję, jednak wielu z nas zastanawia się jak działa katalizator i co to właściwie jest. Dlaczego jest drogi? Jak jest zbudowany? Kiedyś był nowością, dziś to oczywistość w samochodach z silnikami spalinowymi.

Co to jest katalizator?

W chemii katalizator przyspiesza reakcje chemiczne, ale kierowca pod nazwą katalizator rozumie najczęściej część samochodową. Katalizator w samochodzie jest częścią układu wydechowego i przypomina mniejszy tłumik, jednak w porównaniu z nim ma bardziej skomplikowaną budowę.

Budowa katalizatora samochodowego – podstawowe elementy

Reaktor katalityczny (bo taka jest jego właściwa nazwa) składa się z:

• stalowej obudowy,
• otuliny chroniącej wkład,
• wkładu aktywnego.

Najważniejszym elementem katalizatora jest jego wkład. Składa się on z nośnika metalowego lub częściej ceramicznego, który ma strukturę plastra miodu. Na nośniku znajduje się powłoka absorbująca wykonana z metali szlachetnych. To właśnie ten element odpowiada za oczyszczanie spalin.

Jak działa katalizator?

Im więcej samochodów z silnikami spalinowymi pojawiało się na drogach, tym bardziej zwracano uwagę na ich wpływ na środowisko. Podczas wieloletnich badań próbowano określić jakie związki znajdujące się w spalinach są najbardziej szkodliwe dla człowieka. Starano się ograniczyć emisję najgorszych produktów procesu spalania w silniku. Ważną rolę w poprawie czystości spalin odgrywa katalizator, który od wielu lat jest  obowiązkowym wyposażeniem w każdym nowym samochodzie.

Warto dowiedzieć się zatem jak działa katalizator. Metale szlachetne zawarte w warstwie katalitycznej, dzięki swoim właściwościom, mają zdolność do oczyszczania spalin podczas ich przepływu przez katalizator. Szkodliwe związki są wychwytywane przez metale szlachetne (np. platynę) i zamieniane w inne – neutralne dla środowiska. Zastosowanie reaktora katalitycznego ogranicza emisję:

• tlenków azotu NOx – głównie w silnikach benzynowych,
• węglowodorów HC,
• tlenków węgla.

Z uwagi na inne stężenie tlenu w spalinach silnika benzynowego i silnika o zapłonie samoczynnym zastosowanie katalizatora daje inne rezultaty. Z uwagi na pracę silnika Diesla na ubogiej mieszance, duży nadmiar tlenu w spalinach niweluje możliwość skutecznego ograniczenia emisji tlenków azotu. W tym celu konieczne było zastosowanie innych rozwiązań, jako uzupełnienie działania katalizatora (np. dodatek AdBlue).

Gdzie jest katalizator w samochodzie?

Katalizator znajduje się na początku układu wydechowego w samochodzie. Obecnie montowany jest coraz bliżej kolektora wydechowego, a niekiedy tworzy z nim jedną część, co utrudnia ewentualną wymianę i podnosi jej koszt. Gdy mamy do czynienia z klasycznym rozwiązaniem należy go szukać w początkowej części rury wydechowej, najczęściej tuż za łącznikiem elastycznym.

Jak wygląda katalizator?

Katalizator spalin ma walcową, metalową obudowę o średnicy około 200 milimetrów w zależności od modelu. Niekiedy walcowa obudowa jest spłaszczona obustronnie, tak aby np. nie wystawała za nisko pod samochodem.

Gdy katalizator jest wymontowany z samochodu, można rozpoznać go zaglądając do wnętrza. Katalizator, który nie został pozbawiony zawartości będzie miał widoczny nośnik o strukturze plastra miodu. Wkład katalizatora może być trudny do zaobserwowania z uwagi na to, że czasami jest umieszczony w większej odległości od wlotu/wylotu.

Co robić, żeby katalizator się nie zepsuł?

Katalizator jest częścią, której mechanicy nie wymieniają zbyt często w porównaniu z innymi podzespołami. Główną przyczyną może być trudny do zauważenia efekt awarii katalizatora, która wpłynie na gorszy skład spalin. Najczęściej o usterce można się dowiedzieć podczas badania technicznego, gdy analizator spalin wyświetli nieprawidłowe wskazania.

Czemu katalizator się zużywa?

Działanie katalizatora opiera się na wykorzystywaniu katalitycznych właściwości metali szlachetnych umieszczonych w jego wkładzie. Te właściwości jednak z czasem słabną. Dzieje się tak po pokonaniu dziesiątek tysięcy kilometrów i oczyszczeniu ogromnej ilości spalin. Ponadto spaliny zawierają w sobie również cząstki stałe (sadza), które osiadają na materiale aktywnym i w ten sposób ograniczają kontakt metali szlachetnych ze spalinami.

Katalizator się zużywa – nie warto zatem montować używanej części, ponieważ taki katalizator może już nie spełniać swojego zadania.

Czy katalizator może się zepsuć?

Katalizator zazwyczaj w swoim wnętrzu ma ceramiczny nośnik powłoki absorpcyjnej. Materiał nośnika jest kruchy, a więc nie będzie odporny na uderzenia. Zatem wszelki kontakt układu wydechowego z przeszkodami na drodze może zakończyć się uszkodzeniem wkładu katalizatora, który wówczas będzie wymagał wymiany. Tylko ostrożne pokonywanie przeszkód, np. krawężników może uchronić nas przed taką (i nie tylko) usterką.

W wielu instrukcjach obsługi zawarta jest informacja o możliwości uszkodzenia katalizatora przy uruchamianiu silnika na tzw. pych. Podczas takiej operacji do katalizatora może dostać się niespalone paliwo, które z kolei może się tam zapalić i doprowadzić do jego uszkodzenia. Jeżeli nie chcemy uszkodzić naszego auta warto posłuchać producentów samochodów i odpalać silnik tylko z wykorzystaniem rozrusznika. W ten sposób uchronimy katalizator, jak również elementy silnika przed usterką.

Czy warto pozbyć się katalizatora?

Należy zacząć od tego, że usunięcie katalizatora z samochodu jest nielegalne. Wynika to z tego, że jest on wyposażeniem, z którym dany model samochodu uzyskał homologację. Nie można zatem zmieniać samej specyfikacji samochodu i w ten sposób również pogarszać składu emitowanych spalin. Ponadto, często nie daje to żadnych pozytywnych rezultatów.

Wiele osób uważa, że katalizator wywołuje tylko opory przepływu spalin i przez to ogranicza moc silnika. Wiele testów wykazało jednak, że usunięcie oryginalnego, drożnego katalizatora nie podnosi mocy silnika, a niekiedy nawet ją obniża. Dzieje się tak dlatego, że katalizator poza oczyszczaniem spalin, wywołuje również podciśnienie w kolektorze wydechowym i przez to poprawia opróżnianie cylindrów ze spalin. Jeżeli zatem chcemy poprawić osiągi naszego samochodu, warto najpierw zacząć od zadbania o właściwy stan techniczny.

Dlaczego katalizator jest tak drogi?

Katalizator mimo, że przypomina wyglądem tłumik wydechowy jest od niego kilkanaście razy droższy – ceny nowych katalizatorów zaczynają się w okolicach tysiąca złotych. Co więcej, nawet zużyte katalizatory, których nie można już zamontować w samochodzie kosztują nawet kilkaset złotych. Wynika to z ich zawartości – metale szlachetne z powłoki absorpcyjnej to ich najbardziej wartościowy element.

Katalizator w aucie – niedoceniany, ale bardzo potrzebny

Katalizator jest częścią, której działania nie zauważamy przy codziennym podróżowaniu, kiedyś jej nie montowano, a samochody jeździły podobnie. Katalizator jest cichym bohaterem – dzięki niemu nie musimy wdychać tylu szkodliwych związków ze spalin samochodów, które towarzyszą nam na co dzień.