Učinek katalitičnega pretvornika

Katalitični pretvornik: opremljen z merilnimi elementi.

V pogovornem jeziku mu rečemo katalizator, tehnično pa to ni; katalizator je snov, ki s samo prisotnostjo pospešuje kemijske reakcije, in takšna snov je v resnici v zelo tankem sloju nanešena na notranjo površino naprave, ki se ji pravilno in strokovno reče katalitični pretvornik.

Katalitični pretvornik je torej že poznana naprava, ki v veliki meri zmanjšuje vsebnost škodljivih in strupenih plinov v izpuhu tako pri bencinskih kot tudi pri dizelskih motorjih. Vloga v izpušnem sistemu, ki jo opravlja, je pretvorba škodljivih plinov v neškodljive oziroma manj škodljive s pomočjo oksidacije, kar velja za ogljkov monoksid (CO) in ogljikovodike (CH), ter s pomočjo redukcije za dušikove okside (NOx).

Pogosto se vprašamo, kako učinkovit je ta sistem pri pretvorbi med vožnjo vozila, kdaj začne delovati in pod kakšnimi pogoji. Za začetek delovanja je potrebno, da pretvornik segreje ali kot pravimo vžge pri 200 do 300stopinjah Celzija, pri tem pa mora biti izpolnjen še drugi pogoj: razmerje zmesi zraka in goriva mora biti blizu stehiometričnega razmerja. Pri bencinskem motorju je to razmerje približno 14,5 kg zraka in 1 kg goriva (oziroma relativno razmeje, ki ga imenujemo lambda, je 1), kar je odvisno tudi od sestave bencina. Pri delovanju motorja to razmerje stalno niha v ozkih mejah okoli idealnega razmerja v taktu približno 4 do 10 Hercov. Na tak način je zagotovljena oksidacija CO in CH ter redukcija NOx. Ko govorimo o učinkovitosti pretvorbe, je ta pri CO in CH skoraj popolna – blizu 100 ostotkov, medtem ko je pri NOx nekoliko nižja in sicer dosega približno 90 %.

Zanimivo je, da zaradi doseganja moči izdelovalci vozil običajno pri dveh tretjinah moči in več obogatijo zmes goriva in zraka, kar močno zniža učinkovitost katalitičnega pretvornika. Ker pa je povprečna obremenitev pri uporabi vozila približno ena tretjina moči glede na največjo moč motorja, to načeloma ne vpliva bistveno na večje onesnaževanje.

Diagrama, dobljena na podlagi meritev resničnega motorja, dokazujeta, da je uporaba katalitičnega pretvornika smiselna in s stališča tehnike absolutno priporočljiva, a tudi to, da njegova učinkovitost pada zaradi bogatejše zmesi, ki je potrebna, da doseže motor nazivno moč. (AB)

Primer izkoristka katalitičnega pretvornika pri pretvorbi CO in CH glede na obremenitev motorja na zavori (motor z 1,2 l; 45 kW pri 5600/min in 80 Nm pri 2500 1/min).

Učinek katalitičnega pretvornika, kjer je prikazan odjem plinov na vstopu, prvi tretjini, drugi tretjini in na izstopu –glede na obremenitev motorja.

Keramično jedro katalitičnega pretvornika: na sredini je merilni termoelement.

Foto: AB