Katalitik Konvertör Nedir? Arızası Nasıl Anlaşılır?

Katalitik Konvertör Nedir Ne İşe Yarar? (Katalizör Nedir?)

Katalitik konvertörün görevi, egzozdan çıkan zararlı egzoz gazlarını (emisyonları) zararsız hale dönüştürmektir. Katalitik konvertör, egzoz gazında bulunan ve zararlı olan: yanmamış hidrokarbonları (HC), Karbonmonoksiti (CO), Nitro oksitleri (NOx) kimyasal reaksiyona sokarak zararsız hale getirir.

Egzoz emisyonlarının yasal düzenlemelerle sıkı bir şekilde takip edilmesiyle, araçlarda katalitik konvertörün kullanılması zorunlu hale gelmiştir. Artık üretilen otomobiller belirli egzoz standartlarını karşılamak zorundadır, emisyon kontrollerinden geçemeyen otomobillerin trafiğe çıkışı yasaklanmıştır. Egzoz emisyon standartlarında, ülkelerin belirlediği yasal limit değerler veya avrupadaki gibi Euro normları  (Euro 4, Euro 5, Euro 6 gibi) referans alınmaktadır.

Katalitik konvertör hem benzinli motorlarda (3 yollu), hem de dizel motorlarda (oksidasyon katalizörü) kullanılır.

 

Katalitik Konvertör Nasıl Çalışır ?  (Benzinli Motorlarda)

Günümüzde kullanılan katalitik konvertörler “Üç Yollu Katalitik Konvertör : TWC: Three-WaycatalyticConverters” tipidir. Üç farklı egzoz gazını birden zararsız hale çevirebilen katalitik konvertörlere üç yollu katalitik konvertör denir.  Bunlar karbonmonoksit, hidrokarbonlar ve nitro oksitlerdir. (Nitro oksit ve azot oksit aynı şeydir. )

Üç kimyasal reaksiyon şöyledir:

1) Önce nitro oksitlerden oksijen ayrışır (indirgeme reaksiyonu), böylece geriye N (azot zararsız) ve Oksijen (zararsız) kalır. Buradan açığa çıkan N (azot) atmosfere salınır, zaten havanın %78’i azottur. Oksijen ise, sonraki reaksiyonlarda karbon monoksit ve hidrokarboları yakmak için kullanılır. Zararlı Azot oksitler (NOx) indirgenerek; zararsız Azot (N) ve Oksijene (O2) dönüşür. (İndirgenme) Karbon monoksit (CO) ve hidrokarbonların (HC) oksitlenmesi için gerekli olan Oksijen (O2), Azot oksitlerin (NOx) indirgenmesi soncu oluşan oksijenden sağlanır.  (Azot oksit = nitro oksit = nitrik asit)

* Nitro oksit (NOx) ------> Oksijene (O2) ve Nitrojen’e (N₂) dönüştürür.

Not: İndirgeme: Bir maddenin başka bir maddeye kimyasa reaksiyon sonucu oksijen atomlarını vermesine, indirgeme denir. Burada Azot oksit (NOx), Azota indirgenmektedir, yani oksijen atomunu kaybetmektedir. 

Aşağıdaki iki reaksiyonsa, oksidayson (oksijen vererek yakma) reaksiyonudur, yukarıdaki reaksiyondan oluşan oksijenle;karbonmonoksitler (CO) ve hidrokarbonlar (HC) yakılır. Geriye su ve karbondioksit kalır ve egzozdan atılır.

2) Karbon monoksit (CO) oksitlenerek; karbondioksite dönüşür (CO2). (Yükseltgenme)
* Karbonmonoksit’i (CO)------> Karbondioksit’e (CO₂)
3) *Hidrokarbonlar (HC) oksitlenerek; karbondioksit (CO2) ve su buharına (H2O) dönüşür. (Yükseltgenme)

* Yanmamış Hidrokarbonlar’ı (HC)   ------> Karbondioksit (CO₂) ve Suya (H₂O) dönüşür.
Not: Oksidasyon (yükseltgenme): maddelerin (element veya bileşik) oksijenle reaksiyona girerek kimyasal olarak birleşmesidir. Motorda yakıtın yanması buna örnektir.

Yukarıdaki 3 işlemi yerine getiren kanvertörlere, “Üç Yollu Katalitik Konvertör” (TWC) denir. Konvertör çalışma sıcaklığı: 400 - 500 derecedir. Kurşunsuz yakıt kullanılmalıdır, aksi halde kurşun yüzeye yapışır ve delikleri tıkar (günümüzde kurşunlu benzin satılmamaktadır). Katalitik konvertödeki kimyasal reaksiyonları hızlandıran katalizörler: Platin, Paladyum, İridyum, Radyum'dur.

Katalitik konvertörün içerisinde çok küçük deliklere sahip seramik bir petek yapı vardır, seramik peteğin üzerin katalizör elementlerle kaplıdır ve bu petek yapı sayesinde, egzoz gazlarının katalizör elementlere temas yüzeyi arttırılmıştır. Katalitik konvertörün peteksi yapısı açılmış olsa, yüzey alanı olarak bir futbol sahası büyüklüğüne ulaşılabilir.

Katalitik konvertörün içerisinde, egzoz gazlarını kimyasal reaksiyona sokan katalizör elementler vardır, bunlar Platin, Paladyum, İridyum, Radyum’dur. Katalizör: Bir kimyasal reaksiyonu hızlandıran ve kendisi kimyasal yapısı değişmeyen maddelere denir.

Katalitik konvertörler soğukken çalışamazlar, içerisindeki kimyasal elementler yüksek sıcaklıklarda aktif olabilmekte ve görevlerini yapabilmektedir. Bu sebeple, çabuk ısınsın diye konvertörler motora daha yakın konuma takılır. Katalitik konvertör çalışma sıcaklığı: 400 ⁰C - 500 ⁰C’dir.

Ayrıca kurşunlu benzin kullanılması yasaktır. Kurşunsuz yakıt kullanılmalıdır, kurşun yüzeye yapışır ve delikleri tıkar. 

Katalitik Konvertör Çalışma Verimi
Üç yollu katalitik konvertörde, zararlı gazların dönüştürülebilmesi için; motorun lambda=1 değerinde (stokiyometrik oran) veya bu değere yakın olarak çalışması gerekir. Lambda=1 olduğunda, katalitik konvertörün çalışma verimi maksimum olur. Bu sebeple katalitik konvertörün girişine, egzozdaki oksijen oranını ölçen bir oksijen sensörü yerleştirilmiştir. Oksijen sensörü, egzozdaki oksijen oranını algıllayıp ECU’ye bildirir, ECU enjeksiyon sistemini kumanda ederek hava-yakıt karışım oranının ayarlanmasını sağlar.

Katalitik konvertörler, karbonmonoksik, hidrokarbon ve nitro oksitleri (azotoksitleri) % 90 oranında, zararsız olan nitrojene (N2) , suya (H2O) ve karbon dioksite dönüştürür. Egzoz hattında bulunan lamda (oksijen) sensörleri sayesinde, egzoz gazındaki oksijen miktarı sürekli takip edilir (buna kapalı devre çalışma denir). Egzozdaki bu oksijen miktarının takip edilmesiyle, hava yakıt oranı ECU tarafından her zaman ideal hava-yakıt oranına (14,7hava/1yakıt) yakın aralıkta tutulur, bu işlem alınan hava (gaz kelebeği) ve yakıt enjeksiyonunun (enjektör) ayarlanmasıyla sağlanır, böylece katalitik konvertörün verimi maksimum olur. Katalitik konvertörden önceki birinci lambda (oksijen) sensörü, hava yakıt oranını lambda=1 ve yakın değerlere getirir. Böylece katalitik konvertör verimi maksimum olur. Katalitik konvertörden sonraki ikinci lambda (oksijen) sensörü ise, katalitik konvertörün çalışma verimini denetler.

Dizel Araçlarda Kullanıla Katalitik Konvertör

Dizel motorlarda kullanılan katalitik konvertöre, “Dizel Oksidasyon Katalizörü" denir. (Bkz: Dizel Oksidasyon Katalizörü)

Katalitik Konvertör Arızası Nasıl Anlaşılır ? Arıza Belirtileri Nelerdir ?

Arıza lambasının yanması, kötü koku, motor performansının azalması (çekişin düşmesi), kötü motor devirlenmesi, yüksek egzoz emisyon değerleri, fazla yakıt tüketimi gibi belirtiler; katalizörün arızalı olduğuna işaret eder.

Katalitik konvertörün çalışması, lamda (oksijen) sensörünün sinyalleriyle kontrol edilir. Lamda sensörü, egzoz gazının içerisinde bulunan oksijen miktarını algılayarak bir elektrik sinyali olarak ECU’ye bildirir. 

Yeni nesil araçlarda iki adet lamda sensörü bulunmaktadır. Katalitik konvertörün hem önünde (girişinde) hem arkasında (çıkışında), birer tane adet lamda sensörü kullanılmaktadır. 

Egzoz hattında iki tane oksijen (lambda) sensörü bulunur. 
Katalitik konvertörden önceki 1. sensör; hava yakıt karışımının ayarlanmasını, motorun çalışmasının düzenlenmesini sağlar.

Katalitik konvertörden sonraki 2. sensör ise, katalitik konvertörün çalışmasını denetler. Konvertörün düzgün çalışıp çalışmadığını, zararlı gazları zararsız hale dönüştürüp dönüştüremediği kontrol eder ve  ECU'ye bildirir. Bu sensörün lambda değer aralığı daha azdır. Bu sensör kaynaklı bir hata kodu alınırsa; katalitik konvertör arızalı olabilir.
Katalitik konvertör arızalandığında, sarı renkli motor arıza lambası (check engine) veya ayrı yanacaktır. Konvertörün arızalı olduğu bilgisi, lamda sensörü sayesinde anlaşılır.

(Motor Arıza Lambası)

(Katalitik Konvertör Arıza Lambası)

Katalitik konvertörde görülen en yaygın arızalar: tıkanma-dolma, seramik petek yapıdaki etkin maddelerin erimesi ve özelliğini kaybetmesi veya seramik petek yapının gövde içinde kırılmasıdır.

Katalitik konvertörün içindeki petek yapı kırıldığında, motorun altından tıkır tıkır titreşimli sesler gelir. Bu durumda konvertör değiştirilmelidir. Kırılan parçalar egzoz borusunu tıkayabilir, egzoz gazı geri basınç miktarını arttırır ve motor çekişi düşerken, yakıt sarfiyatı artar. Normal sağlıklı çalışan bir motorda katalitik konvertör tıkanmaz ve kirlenmez.

Katalitik konvertör arızası ve çözümü hakkında daha fazla bilgili için (Bkz:P0420 Arıza Kodu Katalitik Konvertör Arızası)

Katalitik Konvertör Tıkanmasının Sebepleri Nelerdir ?

Eğer motorunuz yağ yakıyorsa, katalitik konvertör tıkanacak ve arızalanacaktır. Motorun mavi duman atması, yağ yaktığına işarettir. Motorun yağ yakmasının sebebi ise, piston segmanlarından, supap yuva ve yataklarından, supap yağ keçelerinden yanma odasına yağ kaçağı olması olabilir.

Ayrıca supapların aşınması, supapların yanması, supap ayarının bozuk olması, yani supapların tam olarak kapanmıyor ve kompresyon kaçırıyor oluşu da, motorun yağ yakmasına (yağ eksiltmesine), egzoza yanmamış hidrokarbon ve motor yağının geçmesine sebep olabilir. Bu durumda katalitik konvertör kirlenip tıkanabilir.

Benzin ve motor yağından kaynaklanan ve katalitik konvertörü tıkayan başlıca maddeler: kurşun (kurşunlu benzin bu yüzden kaldırıldı), sülfür manganez, silikon ve fosfordur. Bu sebeple kaliteli yakıt ve motor yağı kullanmak önemlidir.

Motoru uzun süreli yüksek devirlerde çalıştırmak, egzoz gazı sıcaklığını aşırı yükselteceğinden, katalitik konvertörün seramik peteklerinde bulunan katalizör malzemenin erişmesine sebep olacağından, katalitik konvertörün bozulmasına yol açabilir.

Bozuk ya da yanlış bujinin kullanılması, yanma kalitesini bozacağından, katalitik konvertörün tıkanmasına sebep olabilir.

Motorun fazla zengin karışımla çalışması da yanmamış yakıtın egzoza karışmasına sebep olacağından, katalitik konvertörde aşırı sıcaklık artışına ve arızaya sebep olabilir.

Lamda sensörünün arızalı olması, hava-yakıt karışımının doğru ayarlanamamasına, sonuç olarak kötü yanmaya ve fazla hidrokarbon salınımına sebep olacağından, katalitik konvertör tıkanmasına sebep olabilir.

Katalitik Konvertör Fiyatları

Katalitik konvertör fiyatları marka ve modele göre değişmektedir. Yetkili serviste orjinal katalitik konvertör fiyatları oldukça yüksektir. Bununla beraber üçte bir fiyatına fakat kısa ömürlü yan sanayi konvertörler bulmak mümkündür. 
Ana konu (Bkz: Egzoz Emisyon Sistemi)