Działanie katalizatora i procesów w nim zachodzących zależy od wielu czynników. Różne źródła usterek katalizatora mogą wpływać negatywnie na jego działanie lub zupełnie go zniszczyć. Usterki w układzie ssącym, nieprawidłowe przygotowanie mieszanki, problemy w zakresie mechaniki silników i nieszczelności w układach wydechowych można analizować testerami jako potencjalne źródła usterek.

Przyczyny usterek w pojazdach z katalizatorami

Możliwe przyczyny usterek w pojazdach z katalizatorami:

• nieprawidłowe przygotowanie mieszanki – należy sprawdzić układ wtryskowy, sterownik, czujniki, zapłon, sondę lambda,
• mechanika silnika – należy skontrolować mechanizm korbowy, odpowietrzenie skrzyni korbowej, luz zaworowy itd.,
• układ wydechowy – nieszczelność,
• mechaniczne uszkodzenie katalizatora podczas przejeżdżania przez przeszkody, uszkodzenia na skutek wypadków,
• normalne starzenie się katalizatora przez przegrzanie, nieprawidłowe tankowanie, spalanie resztek oleju, spiekanie metali szlachetnych platyny i rodu.

Podczas pełnego spalania benzyny powstaje tylko nietrujący dwutlenek węgla (CO₂) i para wodna (H₂O). W przypadku niepełnego spalania powstaje też tlenek węgla (CO) i częściowo spalone lub niespalone węglowodory (HC). Poza tym spaliny zawierają oprócz azotu z powietrza dostarczonego do spalania także produkty spalania azotu (NO_X). Na podstawie pomiaru składu spalin i poszczególnych komponentów za pomocą miernika wielogazowego i/lub oscyloskopu można wyciągnąć wnioski dotyczące ewentualnych źródeł usterek w pojeździe.

Pomiar CO

CO (tlenek węgla) jest bezbarwnym, bezwonnym i pozbawionym smaku, trującym gazem. Powstaje na skutek niepełnego spalania przy braku powietrza, czyli podczas spalania mieszanki bogatej. CO dostarcza informacji o składzie mieszanki – w przypadku ubogiej (przy nadmiarze powietrza) emisja CO jest bardzo niska i praktycznie nie zależy od stosunku powietrza do paliwa. W okolicy punktu stechiometrycznego (współczynnik nadmiaru powietrza λ = 1) poziom emisji CO określa równy rozkład paliwa na poszczególne cylindry.

Diagnoza: za dużo CO

• niewłaściwe ustawienie mieszanki,
• ciśnienie paliwa za wysokie,
• silnik nierozgrzany,
• paliwo w oleju silnikowym,
• czujnik temperatury uszkodzony,
• wtyczka kodująca/przełącznik kodujący w niewłaściwej pozycji,
• wadliwy miernik ilości powietrza.

Diagnoza: za mało CO

• niewłaściwe ustawienie mieszanki,
• ciśnienie paliwa za niskie,
• brak iskry,
• wtyczka kodująca/przełącznik kodujący w niewłaściwej pozycji.

Pomiar CO₂

CO₂ to nietrujący produkt spalania. Największa ilość CO₂ powstaje przy pełnym spalaniu. Informuje on więc o jakości spalania i o szczelności układu wydechowego.

Pomiar HC

HC (węglowodór) powstaje – podobnie jak CO – przy niepełnym spalaniu, nie tylko przy niedoborze powietrza, ale i przy jego nadmiarze. Informuje też o jakości spalania.

Możliwości zastosowania pomiaru HC

• problemy z uruchamianiem (silnik kręci, ale nie zaskakuje),
• gaśnięcie silnika (przerywane spalanie i brak iskry),
• nieprawidłowe przygotowanie/rozprowadzenie mieszanki (pomiar delta HC),
• wady mechaniczne silnika (gniazda zaworów, prowadnice zaworów, pierścienie tłokowe/gładzie cylindra, uszczelki głowicy silnika, drogi przepływu powietrza zasysanego),
• poszukiwanie nieszczelności w układzie paliwowym,
• strona wlotowa powietrza świeżego.

Diagnoza HC

• Pomiar HC na luzie: jeżeli mieszanka zostanie za bardzo odchudzona, to na skutek powstających przerw w spalaniu zawartość HC znowu wzrośnie. W przypadku CO jest inaczej. Dlatego HC należy zawsze obserwować w parze z CO.
• Udział HC w wodzie chłodzącej: uszczelka głowicy silnika nieszczelna.
• Pomiary HC w przypadku nieszczelności w układzie paliwowym – złącza zbiornika, pompy, filtra, przewody, komponenty odpowiedzialne za tworzenie mieszanki itd. – nieszczelne.

Typowe wady katalizatora

Za malejącą sprawność przetwarzania trujących gazów odpowiadają głównie usterki i wady, które nie są związane bezpośrednio z katalizatorem, lecz z nieprawidłowym działaniem silnika, zapłonu lub niewłaściwym przygotowaniem mieszanki.

Przewód zapłonowy

Prawidłowe działanie końcówek przewodów świec zapłonowych i rozdzielacza zapłonu zakłóca nie tylko „normalne” utlenianie na polach kontaktowych, lecz także częste „kąpiele” strumieniami pary. Na skutek tego np. cewka zapłonowa nie może wytrzymać koniecznego wyższego napięcia zapłonowego, przez co iskra zapłonowa zanika sporadycznie, a potem przestaje się pojawiać. Z powodu braku iskry niespalone paliwo dostaje się do kondensatora, gdzie jest dopalane i podnosi temperaturę nośnika katalizatora. W temperaturach przekraczających 850°C porowata warstwa między korpusem ceramicznym a katalitycznie aktywną warstwą metali szlachetnych zaczyna się zapiekać. Aktywna powierzchnia kurczy się, coraz więcej substancji szkodliwych wchodzi w kontakt z katalitycznym metalem szlachetnym, stopień oczyszczania spada.

W przypadku ekstremalnym temperatura katalizatora przekracza 1400°C. Temperatury tego rzędu prowadzą do zupełnego zniszczenia katalizatora, ponieważ metal nośnika ulega stopieniu.

Co powoduje brak iskry?

Najczęstsza przyczyna braku iskry to wadliwe części w obwodzie wtórnym układu zapłonowego: świece zapłonowe, końcówki przewodów świecy zapłonowej, palec rozdzielacza zapłonu i głowica rozdzielacza zapłonu oraz kabel miedziany z końcówką przewodu świecy z opornikiem przeciwzakłóceniowym i kablem reaktancyjnym. Wszystkie te części mogą w trakcie eksploatacji zakłócać działanie układu zapłonowego. W praktyce przewody zapłonowe są najczęstszym źródłem usterek, ponieważ mogą ulec uszkodzeniu za sprawą ciągłych drgań, zostać przegryzione przez kuny, przepalić się na gorących częściach silnika itd. lub stać się kruche z czasem. Takie przewody często nie są już wodoszczelne. Kiedy woda wniknie między stykające się ze sobą części metalowe przewodzące prąd, prowadzi to do korozji kontaktowej, szczególnie jeżeli woda zawiera sól. Na uszkodzonych i porowatych powierzchniach słona woda może też powodować przebicia i efekt bocznikowania. Ten ostatni powstaje również pod wpływem kondensatu, brudu i oleistych osadów na częściach izolacji lub na skutek pozostałości po spalaniu na stopie izolatora świecy zapłonowej. Wyraźnie widać, że zarówno stare jak i nowe pojazdy wymagają pielęgnacji dostosowanej do danego poziomu techniki. Regularna konserwacja wystarcza, by zapewnić zadowalająco długi okres eksploatacji wszystkich części, w tym ulegających zużyciu.

Dbanie o katalizator

Katalizator jest niezbędny. Jest też droższy i bardziej usterkowy niż wcześniejszy układ wydechowy. Rozsądne obchodzenie się z nim i pielęgnacja jest więc konieczna. Rutynowe kontrole w warsztacie mające na celu zbadanie składu spalin oraz sprawdzenie działanie silnika, układu zapłonowego i paliwowego wydłużają okres eksploatacji katalizatora.

Opracowano na podstawie artykułu w czasopiśmie „Autofachmann”