Katalyzátor
Čistič výfukovým zplodin, Katalyzátor výfukových plynů, Dvoucestný katalyzátor, Trojcestný katalyzátor
Katalyzátor výfukových plynů je nedílnou součástí výfukové soustavy každého nového vozu a jedná se o zařízení, které pomocí katalytických chemických reakcí snižuje množství škodlivých látek (emise) ve výfukových plynech. Škodlivými látkami, které vznikají při nedokonalém spalování, jsou například oxid uhličitý (CO2), oxid uhelnatý (CO), oxidy dusíku (NOx), karcinogenní nespálené uhlovodíky (HC), oxid siřičitý (SO2) a v případě vznětových motorů vznikají také pevné částice (DPM). V katalyzátoru prochází katalytickou komorou výfukové plyny keramickými či ocelovými plástvemi, které pokrývá tenká vrstva vzácných kovů (platina a rhodium – redukční, platina a palladium – oxidační). Po zahřátí na provozní teplotu, která se pohybuje mezi 400 až 800 °C, dochází k chemickým reakcím, které štěpí NOX na nejedovatý dusík (N2) a kyslík (O2) a následnou oxidací CO a HC vzniká nejedovatý oxid uhličitý (CO2) a voda (H2O). V současné době katalyzátory odstraní až 97 % uhlovodíků, 96 % oxidu uhelnatého a 90 % oxidů dusíku. Aby došlo k co nejmenšímu úniku škodlivin do vzduchu, umisťuje se katalyzátor z důvodu rychlejšího dosažení své provozní teploty co nejblíže k motoru.
Katalyzátory dělíme dle jejich schopnosti přeměny množství škodlivých látek na dvoucestné a třícestné. Dvoucestný snižuje pouze emise oxidu uhelnatého (CO) a nespálených uhlovodíků (HC) a ke správné funkci potřebuje dostatečné množství kyslíku ve zplodinách. Třícestný (také trojcestný, správně však trojčinný) katalyzátor redukuje navíc také emise oxidů dusíku NOX. Používá se u motorů se vstřikováním paliva (u motorů s karburátorem nemá jeho použití opodstatnění) a k jeho správnému fungování je nutný správný poměr paliva a vzduchu, tedy fungování motoru v optimálním režimu s tzv. stechiometrickou směsí. Zpětnou vazbu pro úpravu palivové směsi vstupující do motoru na optimální úroveň dává řídící jednotce takzvaná lambda sonda, což je čidlo ve výfukové soustavě, které reaguje na složení spalin. V případě jejího opotřebení nemůže sonda nadále upravovat palivovou směs, což vede nejen ke zvýšení emisí, ale i ke zvýšení spotřeby až o 15% a může dojít také k poškození katalyzátoru. Ten je velmi citlivý na přítomnost olova a na vniknutí pohonných hmot, k čemuž může dojít z důvodu nesprávné palivové směsi (nefunkční lambda sonda), kvůli vynechávání motoru, delšímu startování bez naskočení motoru, roztahování vozidla po nezdařených startech. Zahořením nespálené směsi, která se do něj dostane, stoupne teplota nad 1000 °C a při překročení teploty 1400 °C dojde k jeho vyhoření.
Katalyzátory se dělí také dle typu katalytické vložky na keramické a kovové. Pořizovací cena keramických bývá oproti kovovým nižší, ale jsou také mnohem náchylnější na mechanické (například náraz nějakého předmětu na vozovce) i chemické poškození (špatné seřízení motoru). Keramické katalyzátory se nehodí pro vozy na alternativní pohon (LPG/CNG) ani do vozů se vznětovými (dieselovými) motory. V obou případech lze pak použít katalyzátory s kovovou vložkou, které jsou již odolnější proti mechanickému poškození. Ani riziko jejich poškození z důvodu špatného chodu motoru již není také tak velké.
S nástupem platnosti přísnějších emisních norem (Euro 4 a vyšších) bylo nutné vyvinout podobné zařízení, které do té doby využívaly ke snížení emisí pouze zážehové (benzínové) motory, také pro vznětové (dieselové) motory. Katalyzátor tak využívá i systém selektivní katalytické redukce, kdy je snížení emisí u neupravených motorů splňujících normu Euro 3 dosaženo vstřikováním kapaliny AdBlue do výfuku (NOX se redukuje na H2O a N2). Druhou možností, jak snížit emise u vznětových motorů, je technologie EGR (Exhaust gas recirculation). Jde o recirkulaci výfukových plynů, jejímž principem je průchod části výfukových plynů výměníkem tepla (chladičem) a jejich nasáváním do motoru. Tím se sice díky potřebě menšího množství kyslíku omezuje vznik dalšího NOX, ale právě kvůli tomu lze spálit menší hmotnostní množství paliva, což má za následek méně energie. Výkon motoru s EGR se tedy v porovnání se stejným motorem bez technologie EGR snižuje. Systém EGR zpravidla využívá také filtr pevných částic DPF (Diesel particulate filter), který zachycením pevných částic na jemném sítku snižuje emise. Uchycené saze se pak ve chvíli, kdy řídící jednotka za pomoci tlakových čidel vyhodnotí, že je filtr již příliš zanesen, ze síta odstraní spálením za vysoké teploty. K tomu dochází dvěma způsoby. Pasivní čištění filtru probíhá automaticky ve chvíli, kdy je motor v trvalém zátahu a výfukové plyny jsou zahřáty na 350 – 500 °C. Aktivní čištění probíhá zhruba po 300 – 1000 najetých kilometrech, kdy nedošlo k pasivnímu vyčištění. Tehdy je teplota výfukových plynů zvýšena na zhruba 600 °C, čehož se dosáhne buď změnou časování vstřiků v kombinaci s vyšším množstvím paliva, nebo aditivy, které podporují hoření.
Životnost katalyzátoru v novém voze se v návaznosti na americkou legislativní úpravu CleanAir odhaduje na 128 000 km. Jako první montovala katalyzátory do svých vozů americká automobilka Cadillac v roce 1975. Prvním sériovým vozem, který byl vybaven částečným katalyzátorem, byl model Seville. Katalyzátor, jak jej známe dnes, byl vynalezen ale až v roce 1979 týmem engelhardských vědců pod vedením Johna J. Mooneye a Carla D. Keitha. O rok později byl představen třícestný katalyzátor.
Obsah stránek serveru www.zakruta.cz je chráněn autorským zákonem.
Kopírování a šíření textů, fotografií a dalšího obsahu portálu v jakékoli podobě bez písemného souhlasu redakce je nezákonné.
Unauthorised copying and publishing of any content of this website is strictly prohibited.
Tento portál mediálně zastupuje Impression Media, s.r.o.