Catalizator auto: funcționare, defecte, diagnostic și costuri

De fiecare dată când pornești motorul, reacții chimice complexe au loc în componenta numită catalizator (CAT). Rolul său este să transforme gazele toxice din evacuare – monoxid de carbon (CO), hidrocarburi nearse (HC) și oxizi de azot (NOx) – în compuși relativ inofensivi: CO₂, H₂O și N₂.

Construit pentru a rezista peste 160 000 km, catalizatorul poate totuși ceda prematur din cauza combustibilului de proastă calitate, a defecțiunilor de aprindere sau a intervențiilor incorecte la sistemul de evacuare.

Ce este catalizatorul (convertorul catalitic)?

Un catalizator auto este un bloc ceramic (sau metalic) tip fagure, acoperit cu metale prețioase – platină, paladiu și rodiu. Aceste metale accelerează reacțiile chimice fără a fi, în teorie, consumate. Fagurele este introdus într-o carcasă inox sudată, montată în linia de evacuare la 30–50 cm după colector (benzine) sau după turbocompresor (diesel). Temperatura optimă de activare este 250–600 °C; sub 200 °C, conversia poluanților este sub 50 %.

Tipuri de catalizatoare

Benzinele folosesc de regulă un TWC singur sau două (layout în „V”). Dieselurile moderne au o secvență: DOC ► DPF ► SCR.

Cum funcționează TWC-ul în trei pași

Pentru motoarele pe benzină, convertorul în trei căi (TWC – Three Way Catalyst) este „creierul chimic” al sistemului de evacuare, capabil să desfășoare simultan trei tipuri de reacții:

Pentru ca toate să aibă loc cu randament >90 %, raportul aer-combustibil trebuie controlat extrem de precis în jurul λ = 1 (14,7:1 la benzină). Iată cum:

1. Buclă de reglaj rapid – ECU folosește semnalul de la sonda lambda „upstream”, care oscilează între 0,1 V (amestec sărac) și 0,9 V (bogat) de 1–3 ori pe secundă. Când tensiunea cade, calculatorul injectează puțin mai mult combustibil; când urcă, taie injecția. Această oscilație controlată păstrează catalizatorul aprovizionat alternativ cu oxigen și agenți reducători.
2. Stocare de oxigen – suportul ceramic este impregnat cu ceria (CeO₂), un material capabil să absoarbă oxigen în faza „sărac” și să-l elibereze instant în faza „bogat”. Astfel, chiar și micro-deviațiile de raport sunt tamponate intern, menținând conversia continuă.
3. Active layer – stratul sub-micronic de platină, paladiu și rodiu are suprafață specifică uriașă (>7000 m² într-un catalizator tipic). Fiecare granulație de metal creează locuri active unde moleculele se „adsorb” și reacționează la temperaturi mult mai joase decât ar fi posibil în aer liber.
4. Temperatura de lucru – Sub 250 °C TWC-ul este „rece” (light-off), iar eficiența scade sub 50 %. De aceea, motoarele Euro 5-6 pornesc în fază bogată pentru a încălzi rapid „pisica” și montează un catalizator „close-coupled” chiar pe galeria de evacuare.

În practică, după 30–40 secunde de la pornirea la 20 °C catalizatorul atinge 300 °C, iar emisiile CO/HC scad cu două ordine de mărime. Dacă amestecul rămâne mult timp bogat (defect la MAP, MAF, injecție), ceria se saturează, iar NOx nu mai poate fi redus – ECU detectează și aprinde P0420.

Unde se află și de ce există două catalizatoare pe unele mașini?

1. Amplasare „strâns legate” (unul lângă celălalt)

La benzinele moderne, primul catalizator este sudat direct pe galeria de evacuare (sau pe carcasă de turbocompresor la motoarele turbo). Avantajul: se încălzește la 250 °C în sub 20 secunde, reducând emisiile din cold-start, fază responsabilă de peste 60 % din poluarea urbană.

2. Amplasare „sub podea”

Un al doilea catalizator, de dimensiuni mai mari, este plasat sub mașină, după intermediar. Scopul său este dublu:

1. Preia sarcina la sarcini mari (autostradă, rampă) când debitul de gaze și temperatura ating 700–800 °C; fagurele mai lung asigură conversie completă.
2. Funcționează ca „backup” la degradarea inevitabilă a primei unități.

3. Mașini cu motor în „V”

Fiecare banc de cilindri evacuează separat, astfel că avem Bank 1 Catalizator 1 și Bank 2 Catalizator 1 montate simetric. Fiecare are sonda lambda upstream propriu; downstream-ul poate fi comun (layout Y) sau individual.

4. Diesel cu DOC-DPF-SCR

Seria de convertori este strictă:

1. DOC (Diesel Oxidation Catalyst) – oxidează CO/HC și transformă NO → NO₂, esențial pentru regenerarea DPF-ului.
2. DPF – filtrează particulele, se regenerează la 600–650 °C.
3. SCR – injectează AdBlue; catalizează NOx în N₂ + H₂O la 250–450 °C.

Motivul pentru multiple catalizatoare este deci termic și chimic: fiecare funcționează optim într-un anumit „fereastră de temperatură” și la o anumită compoziție a gazelor.

Simptomele unui catalizator defect sau colmatat

1. Martor „Check Engine” + cod P0420/P0430 („Catalyst System Efficiency Below Threshold”).
2. Pierdere de putere la turații mari – contrapresiune ridicată, motorul „nu trage”.
3. Consum crescut și miros de sulf/„ou clocit”.
4. Răcnet metalic la accelerație – fagure ceramic fisurat.
5. Temperatură evacuare extremă – colector roșu-aprins din cauza combustibilului near s ars în catalizator.
6. Emisii CO/HC peste limită la ITP – conversie slabă.

La diesel, un DOC fisurat poate genera fum alb/odor de nitril, iar SCR-ul defect dă coduri legate de NOx (P20EE).

De ce cedează catalizatorul?

1. Amestec prea bogat sau rata misfire

Combustibil sau scânteie lipsă = benzină ajunge neatinsă în „pisică”, se aprinde și supraîncălzește fagurele (>1 000 °C) → topire.

2. Ulei sau antigel în evacuare

Segmenți uzați, garnitură chiulasă – particulele crape structura ceramică și plachează metalele prețioase, reducând suprafața activă.

3. Lovitură mecanică

Atac de viteză peste un limitator, pietre – coaja se indoaie, fagurele se desprinde, produce zgomote și obturează fluxul.

4. Combustibil cu plumb/Mn (MMT)

Plumbul „otrăvește” catalizatorul iremediabil; la fel aditivul metil-ciclopentadienil-mangan tri-carbonil.

5. Regenerări DPF ratate

La diesel, injecții post-ardoare excesive ridică temperatura gazelor >700 °C, degradând DOC-ul.

Durata de viață normală: 10–15 ani sau 200 000 km; condus defectuos poate micșora la 80 000 km.

Testare și diagnostic

Reparație, centre de recondiționare și costuri

Manopera de demontare: 250–500 lei. Unele mașini necesită coborârea subramei sau „subframe drop”.

Întreținere și prevenție

1. Revizii la sistemul de aprindere și injecție
   • Înlocuiește bujii, bobine, injectoare la intervalul indicat. Un simplu misfire repetitiv poate supraîncălzi și fuziona fagurele ceramic în câteva minute.
2. Combustibil conform EN 228 / EN 590
   • Evită benzină cu plumb rezidual sau aditivi pe bază de mangan (MMT). Metalul prețios se acoperă cu compuși de plumb sau mangan, catalizatorul devine „otrăvit” iremediabil.
3. Monitorizează consumul de ulei
   • Dacă depășește 1 L/1000 km, uleiul ars formează cenușă pe suprafața activă și înfundă canalele. Rezolvă cauza (segmenți, breather PCV) înainte de a distruge „pisica”.
4. Repară scurgerile de antigel
   • Glicolul arde formând silicați care acoperă metalele nobile. Un simering de apă la EGR cooler crăpat poate otrăvi catalizatorul în câteva sute de kilometri.
5. Evită tractarea grea cu motor rece
   • La sarcină ridicată, ECU bogățește amestecul. Dacă TWC-ul nu a atins >250 °C, combustibilul near s poate pătrunde și aprinde direct în convertor, topind fagurele.
6. Folosește ulei LOW-SAPS la dieseluri cu DOC/DPF/SCR
   • Fosforul și sulfații din aditivii clasici formează zgură în convertor și reduc porozitatea DPF-ului.
7. Regenerarea DPF în regim corect
   • Nu opri motorul în timpul unei regenerări (turație ușor ridicată, fani de răcire porniți). Temperatura bruscă poate fisura carcasa DOC-ului.
8. Actualizări ECU și campanii de service
   • Constructorii optimizează strategiile de post-injecție și cold-start pentru a proteja convertorul. Un update gratuit poate extinde durata de viață cu zeci de mii de kilometri.
9. Verifică periodic fixarea termică
   • Suporturile de evacuare uzate transmit vibrații care pot crăpa carcasa. La fiecare schimb ulei, inspectează vizual fuliile și colierele.
10. Lock-in lambda

• Dacă observi pe OBD „Long-Term Fuel Trim” > ±10 %, investighează imediat. Aceasta indică deviație de amestec care pe termen lung suprasolicită catalizatorul.

Prin aplicarea consecventă a acestor zece pași poți prelungi viața catalizatorului până la limita sa proiectată – adesea peste 250 000 km – evitând costuri de mii de lei și menținând emisiile la standardul legal.

Mituri demontate

Catalizatorul este bariera principală dintre motor și aerul pe care îl respirăm. Menținut corect, nu afectează performanța și durează toată viața mașinii. Ignorat, duce la pierderi de putere, consum ridicat, miros neplăcut și – important – respingere la inspecția tehnică. Urmează pașii de diagnostic, reperele de cost și măsurile preventive descrise mai sus, iar catalizatorul tău va continua să funcționeze „invizibil”, reducând poluarea fără să-ți dreneze portofelul.

FAQ – Catalizator

1. Pot suda catalizatorul fisurat?
Se poate repara carcasa, dar dacă fagurele intern e spart, trebuie înlocuit.

2. Cât durează un test de contrapresiune?
10 minute; se scoate sonda upstream, se montează manometrul, se turează la 2 500 rpm.

3. Spacerele pentru sonda lambda rezolvă P0420?
Acoperă simptomul mutând sonda în flux rece. Nu este soluție legală și nu reduce emisii.

4. Cum știu dacă am SCR sau DOC?
Dacă ai rezervor AdBlue și senzori NOx, ai SCR. În OBD apare grupul P20xx.

5. Catalizator sport 200 cpsi trece ITP?
Depinde de calibrarea ECU și starea motorului; multe trec la benzină aspirată, dar nu la turbo bogat.