Na straży czystości

Praktycznie wszystkie współczesne samochody napędzane silnikami spalinowymi, są wyposażone w katalizatory spalin. Te ostatnie, fachowo nazywane reaktorami katalitycznymi, stanowią bardzo ważną część układu wydechowego. Podstawowym zadaniem katalizatorów jest bowiem zmniejszanie ilości szkodliwych składników przedostających się do atmosfery. Ze względu na inny rodzaj spalin emitowanych przez silniki benzynowe i wysokoprężne, konieczne jest stosowanie różnego rodzaju katalizatorów w samochodach przez nie napędzanych. Poza tym wciąż zaostrzane normy emisji spalin sprawiają, iż pojedyncze reaktory katalityczne są wypierane przez bardziej złożone układy składające się z dwóch lub więcej katalizatorów.

W nawiększym skrócie działanie reaktora katalitycznego polega na reakcji chemicznej zawartego w nim wkładu, czyli katalizatora (może być metalowy lub ceramiczny), ze składnikami spalin samochodowych. W jej wyniku znacznie redukowana jest emisja takich szkodliwych związków, jak m.in. tlenki azotu, czy węglowodory. Dzięki katalizatorom montowanym w układach wydechowych samochodów, możliwe jest również praktycznie całkowite wyeliminowanie wydzielania tlenku węgla, który reaktor katalityczny opuszcza w postaci nieszkodliwego dla środowiska dwutlenku węgla. Właściwy dobór substancji katalitycznych umożliwia sonda lambda, zamontowana w układzie wydechowym (patrz: http://www.autocentrum.pl/technika/by-moc-moc-wzmoc/). Ta ostatnia jest bowiem odpowiedzialna za odpowiedni skład mieszanki paliwowo-powietrznej. Dlatego też katalizatory mogą właściwie spełniać swoją funkcję jedynie w autach z wtryskiem paliwa sterowanym sondą lambda. Reaktorów katalitycznych nie montuje się w starych typach pojazdów zasilanych benzyną ołowiową.

W samochodach zasilanych benzyną stosowane są tzw. katalizatory trójfunkcyjne TWC (z ang. Three Way Catalyst). Ich nazwa wzięła się z funkcji jaką spełniają. Zadaniem tego typu katalizatorów jest bowiem jednoczesna redukcja tlenków azotu, utlenianie szkodliwego tlenku węgla do nieszkodliwego dwutlenku węgla oraz chemiczne „rozkładanie” węglowodorów na dwutlenek węgla i wodę. Inny rodzaj reaktorów katalitycznych montowany jest w jednostkach wysokoprężnych. Starsze typy tych katalizatorów mogły jedynie utleniać węglowodory i tlenek węgla (stąd nazywane są reaktorami utleniającymi), bez możliwości redukcji tlenków azotu. Ze względu na coraz bardziej rygorystyczne normy redukcji spalin, problem ten został rozwiązany poprzez zastosowanie mocznika. Substancja ta pełni funkcję dodatkowego katalizatora w nowoczesnych silnikach Diesla. Reaktory katalityczne wykazują trwałość swoich wkładów nawet przy przebiegach rzędu 150 tys. km. Fachowcy doradzają jednak, aby wymieniać je na nowe po przekroczeniu 80 tys. km. Dlaczego? Powód jest prosty: długa eksploatacja skutkuje spadkiem sprawności katalizatorów, w niektórych przypadkach nawet o jedną czwartą.

Katalizatory narażone są na różnego rodzaju uszkodzenia mechaniczne, np. przy wjeździe na wysoki krawężnik lub na skutek uderzenia kamieniem wyrzuconym spod kół samochodu. Należy zwracać uwagę na wgniecenia obudowy reaktora katalitycznego, w szczególności z wkładem ceramicznym. Mirosław Borsuk, właściciel warsztatu „Perfekt”z Mysłowic (woj. śląskie), zajmującego się wymianą i naprawą układów wydechowych: – Na skutek uderzenia wkład ceramiczny pęka, a odłamane cząstki doprowadzają do zatkania tłumika. W konsekwencji przekłada się to na osłabienie mocy lub wręcz uniemożliwienie pracy silnika – wyjaśnia. Okruchy ceramiczne mogą wyrządzić znacznie większe szkody w silnikach wyposażonych w tzw. układ recyrkulacji spalin: drobiny obecne w gazach wylotowych po przedostaniu się do wnętrza motoru, niszczą z reguły powierzchnię cylindrów. Uszkodzenia katalizatorów samochodowych powodują również czynniki pozamechaniczne. Np. punktowe wypalenia od strony wlotowej katalizatora, świadczą o przedostawaniu się oleju lub płynu chłodzącego do układu wydechowego auta. Przyczyną usterek jest również często niedrożny układ odpowietrzania skrzyni korbowej lub rzadziej – wadliwie funkcjonująca (zużyta) sonda lambda.

Niektórzy fachowcy przekonują, iż montaż nowego katalizatora samochodowego musi pociągać za sobą kosztowną wymianę całego układu wydechowego. Dlaczego? Argument ma stanowić fakt, iż ten ostatni był zakładany fabrycznie jako monolit. Na szczęście właśnie na etapie pierwszego montażu, wielu producentów aut przewidzialo możliwość dokonywania późniejszych napraw, bez konieczności demontażu całego układu. W praktyce katalizator jest traktowany jako część wymienna, którą mocuje się z resztą wydechu specjalnymi, ściąganymi śrubami obejmami. Po zamontowaniu nowego katalizatora, należy obowiązkowo sprawdzić wszystkie elementy mocujące układ wydechowy samochodu (w tym m.in. tzw. złącza kielichowe i gumowe wieszaki), jak również ekrany termiczne mocowane pod podwoziem. Dobry stan techniczny tych ostatnich jest szczególnie ważny, ponieważ katalizator w czasie normalnej eksploatacji samochodu nagrzewa się do wysokich temperatur. Duże uszkodzenia ekranów termicznych w postaci wypalonych dziur lub zastosowanie niezgodnych z instrukcją danego auta, może bowiem zakończyć się w skrajnych przypadkach pożarem.