Каталитический нейтрализатор: принцип работы, можно ли убрать?

Автомобильный катализатор: что это

Каталитический нейтрализатор – элемент выхлопной системы мотора, предназначенный для очистки отработанных газов перед их выбросом в атмосферу. Необходимость разработки данного узла автомобильного мотора возникла в 60-х годах прошлого века, когда мировое сообщество озаботилось состоянием экологии на планете. В то время уровень выбросов из выхлопных труб автомобилей не был установлен на законодательном уровне.

Катализатор предназначен для нейтрализации вредных выхлопов автомобиля и является частью выхлопной системы авто

Первые стандарты содержания токсичных продуктов в выбросах автомобилей были введены в 1970-м году. Автопроизводителей обязали оснащать машины устройствами, снижающими объёмы угарного газа и продуктов сгорания углеводородов. С 1975 года каталитический нейтрализатор стал обязательной деталью всех сходящих с конвейера автомобилей.

Производители устанавливают на автомобили три вида катализаторов:

1. Керамические – используют механический способ очистки выхлопных газов. Состоят из керамических пластин, покрытых драгметаллами. Максимальный ресурс работы этого вида – 100 тысяч километров. Однако при плохом качестве топлива его замена требуется уже после 70–80 тысяч километров пробега.
2. Металлические – их начинка состоит из металлических сот, обладающих повышенной упругостью. Конструкция таких деталей надёжная и более прочная, по сравнению с керамическими катализаторами.
3. Спортивные – самые надёжные модели, но при этом имеющие высокую стоимость. Изготовлены из металла, но обладают большей пропускной способностью, нежели два предыдущих варианта.

Из чего состоит и как работает

Основа катализатора – керамические соты

Конструктивно каталитический нейтрализатор представляет собой выполненную в форме сот керамическую подложку, вставленную в металлический корпус и защищённую теплоизоляционными материалами. Мелкие ячейки прибора имеют специальное покрытие – рабочий состав. Покрывающий соты состав – это сплав платины, родия и палладия, драгоценных металлов, стоимость которых превосходит золото как минимум в два раза.

Сотовая конструкция катализатора увеличивает площадь соприкосновения токсичных газов с нейтрализующей их поверхностью. Остатки вредных веществ мгновенно догорают и не попадают в атмосферу.

Катализатор состоит из следующих деталей:

• Корпус с входным и выходным патрубками;
• Керамический блок с пористой структурой;
• Каталитический слой – напыление на ячейках керамического блока;
• Датчик (лямбда-зонд) – прибор, показывающий загрязнённость газов после очистки;
• Металлический кожух – выполняет функцию теплоизоляции и защищает корпус от механических повреждений.

Устройство катализатора в разрезе

Деталь устанавливают после выхлопной трубы двигателя или во фланце выпускного коллектора. Такое расположение необходимо для эффективной работы катализатора, поскольку нейтрализация токсических веществ возможна только при высоких температурах. Работа узла происходит следующим образом:

1. Выхлопные газы по входному патрубку направляются внутрь детали и попадают на керамический блок, заполняя ячейки.
2. Металлы-катализаторы окисляют несгоревшие углеводороды и угарный газ.
3. Восстановительный металл родий нейтрализует оксид азота и превращает его в безвредное вещество.
4. Через выходной патрубок в атмосферу выводится чистый газ.

В момент прогрева двигателя катализатор бездействует, и это является существенным недостатком разработанных на сегодняшний день моделей. Трудность организации правильной работы узла состоит в опасности его перегрева. Если расположить катализатор ближе к двигателю, срок работы резко уменьшится из-за систематического перегрева. Большинство автопроизводителей располагают деталь в области правого переднего колеса, где существует возможность поддержания температуры на оптимальном уровне.

Для чего скупают

Каталитический нейтрализатор – одна из деталей, продолжающих интересовать потребителя даже по окончании срока службы. В интернете всё чаще встречаются объявления о скупке автомобильных катализаторов многочисленными бизнесменами. Причина этому – содержание в детали напыления из драгоценных металлов.

Количество драгметаллов зависит от модели и массы катализатора. В среднем показатели следующие:

• Серебро – от 5,5 до 15 г;
• Палладий – от 0,05 до 4,95 г;
• Платина – от 0,1 до 1 гр.

Отработанные катализаторы скупают из-за содержания в них в малом количестве драгоценных металлов

Извлечение из деталей драгоценных металлов – технологически сложный и невыгодный в домашних условиях процесс. Сделать это можно только в больших объёмах с применением специального оборудования и реагентов.

История

Опытные образцы каталитического нейтрализатора были впервые разработаны во Франции в конце 19 века, когда на дорогах находилось всего несколько тысяч «нефтяных машин»; он состоял из инертного материала, покрытого платиной, иридием и палладием, запечатанного в двойной металлический цилиндр.

Спустя несколько десятилетий каталитический нейтрализатор был запатентован Юджином Гудри , французским инженером-механиком и экспертом по каталитической переработке нефти, который переехал в США в 1930 году. Когда были опубликованы результаты ранних исследований смога в Лос-Анджелесе, Гудри стал обеспокоен ролью выхлопных газов дымовых труб и автомобильных выхлопных газов в загрязнении воздуха и основал компанию под названием Oxy-Catalyst. Сначала Хоудри разработал каталитические преобразователи для дымовых труб, сокращенно называемые «кошками», а позже разработал каталитические преобразователи для складских вилочных погрузчиков, которые использовали неэтилированный бензин низкого качества. В середине 1950-х он начал исследования по разработке каталитических нейтрализаторов для бензиновых двигателей, используемых на автомобилях. За свою работу он был награжден патентом США 2 742 437 .

Широкого распространения каталитических нейтрализаторов не произошло до тех пор, пока более строгие правила контроля за выбросами не вынудили удалить из автомобильного бензина антидетонационный агент тетраэтилсвинец . Свинец является каталитическим ядом и может эффективно загрязнять каталитический нейтрализатор, покрывая его поверхность.

Каталитические нейтрализаторы были дополнительно разработаны рядом инженеров, включая Карла Д. Кейта , Джона Дж. Муни , Антонио Элеазара и Филиппа Мессина из Engelhard Corporation, создав в 1973 году первый серийный каталитический нейтрализатор.

Уильям С. Пфефферле разработал каталитическую камеру сгорания для газовых турбин в начале 1970-х годов, позволяющую сгорать без значительного образования оксидов азота и моноксида углерода.

Ценность автомобильного катализатора

Так как действие по очищению выхлопа в выхлопной системе транспортного средства зависит от такого устройства, как каталитический конвертер, стоит разобрать, что же способствует этому процессу.

Основой деятельности изделия является каталитический слой. Это специальный состав, содержание которого насчитывает наличие разнообразных ценных металлов:

• Золота;
• Платины;
• Палладия;
• Родия;
• Никеля;
• Меди и т.д.

Все эти элементы не вступают в реакцию, но являются основой ускорения очищения и повышения его качественности. В ходе непрерывной работы устройства процентный состав дорогостоящих компонентов постепенно уменьшается, что приводит к остановке нормальной работоспособности конвертера. Следствием прекращения деятельности устройства становится поступление неочищенных выхлопных газов в окружающую среду. Так как нейтрализатор ремонту не подлежит, рациональным решением будет продать катализатор в Москве, а вырученными средствами покрыть часть расходов на новое устройство. Компании по переработке вторсырья принимают отработанные катализаторы для извлечения ценных металлов и передачу их в рыночный оборот. Таким образом, реализовав ненужное устройство, вы сможете получить тройную выгоду:

• Утилизировать устройство без вреда для природы;
• Получить хорошее денежное вознаграждение;
• Снизить нагрузку на природные ресурсы в процессе добычи дорогостоящих компонентов, вернув в оборот элементы, содержащиеся в катализаторе.

Наша компания осуществляет приём катализаторов в Москве. Обратившись к нам, вы сможете удостовериться в качественности наших услуг и конкурентной ценовой политике. Мы работаем на постоянной основе не только с юридическими, но и физическими лицами, для которых реализация отработанных нейтрализаторов – отличный вариант для дополнительного заработка.

Другие статьи

Тепловое загрязнение атмосферы

Тепловое загрязнение атмосферы – изменение температуры окружающей среды, нарушающее естественные процессы экосистемы, превышающее естественный диапазон ее температурной изменчивости.

Подробнее

Тепловое загрязнение атмосферы

Тепловое загрязнение атмосферы – изменение температуры окружающей среды, нарушающее естественные процессы экосистемы, превышающее естественный диапазон ее температурной изменчивости.

Подробнее

Сильфонный компенсатор – правила выбора сильфонных компенсаторов

Сильфонный компенсатор – вид запорной трубопроводной арматуры, предназначенный для сглаживания движения труб в системе водо-, газо-, масло- и нефтепроводов.

Подробнее

Маленькие вспомогательные «хитрости»

Как бы ни эффективно очищался выхлоп двигателя, но в ручном режиме регулировать точность выброса в атмосферу было б не просто затруднительно, а в принципе невозможно. Тем более толку от такой системы было б совсем немного: только в рамках информации для общего развития. Дело в том, что вместе с катализаторами выхлопная система оснащена датчиками, входящими в систему управления автомобилем.

Имея связь с компьютером, эти устройства учитывают количество кислорода, поступающего вместе с выхлопом мотора. В том случае, если через катализатор будет проходить воздуха столько, что он не сможет его переработать, забор через воздушный фильтр двигателя уменьшается. Датчики устанавливаются ближе к мотору и замеряют газы непосредственно на выходе.

Промывка катализатора автомобиля своими руками

Мастера СТО в один голос утверждают, что катализатор не подлежит ремонту, и единственный способ восстановления его работоспособности – это замена новым. Отремонтировать отработавший свой ресурс узел действительно невозможно. Стоит помнить, что данная деталь является расходной и рано или поздно подлежит замене.

Однако если катализатор просто забился, продлить срок его эксплуатации поможет очистка или промывка. Сделать это можно самостоятельно, не обращаясь к дорогостоящим специалистам.

Промывку катализатора каждый водитель может произвести своими силами

Чем и как промыть

С задачей промывки засорённого катализатора хорошо справляется жидкость для карбюраторов или этанол. Процедуру проводят в пластмассовой таре. Катализатор снимают с автомобиля, проверяют на предмет сильных повреждений и приступают к очистке.

Соты обильно поливают очищающей жидкостью, затем деталь заворачивают в несколько слоёв ткани и вертикально устанавливают в пластмассовую тару. Через 30 минут соты промывают струёй горячей воды.

После промывки водой катализатор продувают для проверки проходимости сот. Если воздух проходит с трудом, деталь снова поливают жидкостью и промывают водой. После полной очистки деталь хорошо продувают сжатым воздухом и тщательно просушивают мощным феном.

При критическом загрязнении процедуру приходится повторить 3–4 раза или воспользоваться более агрессивным средством. Для промывки берут керосин и разводят его в пропорции 4:1 растворителем 646 или ацетоном. В полученный раствор катализатор погружают на сутки, затем продувают или проводят описанную выше чистку аэрозолем для карбюраторов и промывку.

Видео: как прочистить пеной

Механическая очистка

Удалить загрязнения, скопившиеся на внешней стороне катализатора, можно мелкой наждачной бумагой. Наждачка поможет в случае несильного загрязнения детали. Удалять нагар нужно аккуратно, чтобы при излишнем трении не повредить соты. После чистки катализатор продувают струёй сжатого воздуха.

Для промывки и профилактического обслуживания катализаторов промышленность предлагает специальную жидкость, например, Hi-Gear HG3270. Её выливают в бензобак до заправки. Как только двигатель начинает работу, жидкость приступит к чистке катализатора. Скопившаяся сажа самостоятельно удалится через выхлопную трубу. Конечно, это не понравится экологам, но двигатель начнёт работать лучше.

Признаки поломки автомобильного катализатора

Существуют несколько признаков поломки автомобильного катализатора, которые не стоит игнорировать, чтобы не нанести автомобилю дополнительного ущерба. Давайте разберем каждый из признаков наиболее подробно:

Чаще всего при поломке нейтрализатора на панели приборов загорается лампочка «Check Engine». Этот индикатор присутствует практически во всех моделях автомобилей, выпущенных после 2000-го года. При этом компьютерная диагностика может показать код ошибки P0420, что говорит о низкой пропускной способности катализатора. Или Р0430, что также говорит о слабой эффективности данного устройства

Правда иногда это может указывать и на другие неисправности, например подсос воздуха.
Если лампочка не загорелась или ее попросту нет на вашей модели автомобиля, обратите внимание на потерю мощности двигателя. При неисправном катализаторе она неизменно падает

Больше всего это становится заметно после прогрева мотора или в пробках. На подъемах при нажатии на педаль газа машина плохо набирает обороты, двигатель просто не тянет.
Заподозрить проблемы в работе катализатора можно и по увеличившемуся расходу топлива. Авто сразу начинает потреблять на пару литров больше нормы. Однако проявляется этот «симптом», как правило, только в совокупности с другими признаками.
Если вы услышали странное дребезжание в районе моторного блока или не характерные звуки, исходящие из-под машины, чаще всего это также указывает на неполадку с выхлопной системой вашего автомобиля.
Проверить работу катализатора также можно поднеся руку к выхлопной трубе. Если напор газов слабый, это говорит о забитом катализаторе. Проблему можно соизмерить с забитой выхлопной трубой. Отработанные газы не могут свободно проходить через бобину нейтрализатора и начинают «давить» на двигатель.
Кроме всего прочего, после выхода из строя катализатора можно почувствовать неприятный сероводородный запах.
Самая крайняя точка – машина не заводится вообще или сразу глохнет. Это может говорить о том, что катализатор полностью забит.

Все перечисленные выше признаки могут проявляться как вместе, так и по отдельности. Иногда о поломке катализатора говорит только мощность двигателя и увеличенный расход топлива, при этом «Check Engine» гореть не будет. А бывает и так, что при горящем индикаторе авто продолжает функционировать в нормальном режиме.

Замена катализатора автомобиля на пламегаситель: как происходит и что дает

С необходимостью замены автокатализатора рано или поздно сталкивается любой автовладелец машины стандарта Евро-3 и выше. Штатное заводское устройство, предназначенное для очищения выхлопных газов до экологически приемлемых норм, может выйти из строя по ряду причин. Чаще всего это – некачественное, плохо очищенное топливо с большим количеством присадок. Однако могут быть и другие, в частности:

• солидный возраст и внушительный пробег транспортного средства – в этом случае нейтрализатор выхлопных газов просто вырабатывает свой рабочий ресурс;
• неисправности в системе зажигания;
• попадание на катализатор горюче-смазочных материалов из двигателя.

Как же понять, что ваш каталитический модуль износился, перестал выполнять возложенные на него обязанности, мешает полноценному функционированию автомобиля и нуждается в замене? 

Признаки несостоятельности каталитического анализатора

Время для удаления катализатора однозначно пришло, если:

• авто медленно разгоняется, неохотно отзывается на нажатие педали газа, вы даже можете почувствовать некоторое сопротивление;
• на приборной панели горит сигнал CheckEngine с ошибками P0420 — P0430;
• появляются шумы в двигателе и выхлопной системе;
• мотор быстро перегревается;
• вы заметили за вашим автомобилем повышенный топливный и масляный аппетит.

Даже если присутствуют лишь некоторые из перечисленных признаков, стоит задуматься о замене катализатора: цена вопроса будет зависеть от того, на что вы решите его менять, поэтому к проблеме следует подойти вдумчиво и взвешенно.

Варианты действий после удаления катализатора

Первое, что приходит на ум, — купить новый автокат и установить его на место старого. Однако, узнав цены на устройства и стоимость замены катализатора, большинство владельцев отказываются от этой идеи.

Вариант второй – заменить катализатор пламегасителем. Это приспособление представляет собой нештатную деталь выхлопной системы. По принципу работы пламегаситель не является аналогом катализатора, но, тем не менее, обладает рядом достоинств:

• снижает температуру выхлопных газов;
• уменьшает давление на выходе и поглощает шум, который издает поток выхлопных газов;
• снижает нагрузку на элементы выхлопной системы – резонатор, гофру, глушитель. В результате этого перечисленные запчасти служат на порядок дольше;
• стабилизирует работу двигателя.

Важный момент: замена автоката на пламегаситель не избавит вас от надписи CheckEngine на приборной панели. Дело в том, что на транспортных средствах класса Евро-3 и выше катализатор оснащается датчиком лямбда зонда, информирующим об уровне вредных компонентов в отработанном топливе. Отслуживший нейтрализатор газов удаляется вместе с этим датчиком, система его не видит, как следствие, выдает ошибку.

Поэтому одновременно с пламегасителем в выхлопную систему устанавливается обманка – вместо катализатора с датчиком лямбда зонда. После завершения работ сообщение ошибки на панели исчезает.

Как происходит замена катализатора на пламегаситель?

Мастера автосервиса Katanet осуществляют работы в такой последовательности:

• осматривают автомобиль и принимают оптимальное решение, конечно, согласовав его с клиентом;
• сообщают владельцу авто, сколько стоит замена катализатора на пламегаситель в его конкретном случае – цена существенно зависит от того, насколько трудоемким будет процесс. А это, в свою очередь, определяется после изучения конструктивных особенностей транспортного средства;
• вырезают изношенный модуль;
• устанавливают соответствующий конфигурации автомобиля пламегаситель;
• устанавливают обманку лямбда зонда;
• проверяют работу автомобиля после оптимизации выхлопной системы.

В нашей компании все вышеперечисленное делается быстро, ответственно, честно и профессионально. Принимаем в работу автомобили любых марок и моделей, в том числе, редких и нестандартных. Предоставляем гарантию на запчасти и работу.

Узнать, сколько стоит заменить катализатор можно, связавшись с нашим менеджером онлайн или по телефону.

Удаление катализатора и закон

В нашей стране законом запрещено изменять заводскую конструкцию выхлопной системы автомобиля. Предусмотрена и статья, и наказание. Но на момент написания этого материала всё это работает крайне неэффективно. Наличие и работоспособность катализаторов на дорогах никто не контролирует. Техосмотр не является обязательным. Соответственно, большинство даже не знают, что такой закон вообще существует. В западной части Европы к этому вопросу относятся более серьёзно. За токсичный выхлоп наказывают суммой, которая заметно превышает стоимость нового оригинального катализатора. Но это у них. А у нас…

Реверсивный метод каталитической очистки газа

Среди каталитического дожигания можно выделить реверсивный метод каталитической очистки газа, который благодаря низкому энергопотреблению особенно подходит для очистки газов от органических загрязнителей, выбрасываемых промышленностью в атмосферу. Установки обратного типа изготавливаются в соответствии с типовой серией с диапазоном производительности от 300 до 15 000 м3/ч для концентраций органических соединений от нескольких сотен мг до нескольких грамм на м3.

Эффективность очистки зависит от типа загрязнения и составляет до 98%. При концентрациях органических соединений выше 0,7 г/м3 установка работает автотермически (без затрат энергии для нагрева реактора). Побочные продукты – азот и вода нейтральны для окружающей среды. Способ более экономичен, чем термическое сгорание, так как работает при более низких температурах. Недостаток – высокие затраты на внедрения по причине стоимости каталитически активных металлов.

Состав и принцип работы катализатора выхлопных газов

Из школьных уроков мы помним, что катализ – это что-то из области химической реакции, и поэтому термин «катализатор» подразумевает под собой какой-то прибор, необходимый для такого действия.

Мы не химики и оценить точность определения вряд ли сможем, но то, что автомобильный катализатор предназначен для очистки выхлопной смеси — факт, о котором сообщает сам производитель. А ему не принято не верить.

Несмотря на то, что европейские нормы выхлопов введены в России не так давно, первые катализаторы в автомобилях отпраздновали уже 40-летний юбилей. Упрощение до нынешнего названия произошло гораздо позже, а первое время именовалась эта штука конвертером, или каталитическим преобразователем. Сами понимаете, что не каждый работник автосервиса сможет сходу и без запинки выговорить такое.

Катализатор встраивается в выхлопную систему автомобиля, причём конкретное место установки выбирает сам производитель. Так, он может находиться и в коллекторе, и в основании выхлопной трубы, и в других её участках.

Есть два вида катализаторов: окислительный и восстанавливающий. Независимо от разделения, эти устройства, наверное, одни из самых дорогостоящих. Судите сами: основу их составляет структура из керамики, напоминающая пчелиные соты, покрытые металлами, которые простыми не назовёшь – платина, золото, палладий и иридий. Даже удивительно, куда смотрят жулики, оставляющие выхлопную систему автомашин, припаркованных во дворах, в покое?

Как бы то ни было, но подобное покрытие ячеек катализатора необходимо вовсе не для того, чтобы вытянуть деньги с автолюбителя. Дело в том, что драгоценные металлы эффективней очищают выхлопные газы, одновременно предоставляя большую площадь для очистки с минимальным ущербом для самого катализатора. Если исключить драгоценные металлы из сплава, то само устройство будет настолько недолговечным и подверженным негативному воздействию выхлопных газов, что менять его придётся несколько раз в течение одной небольшой поездки.

Опытным путем было установлено, что один катализатор вряд ли сможет работать эффективно, а потому на современных автомобилях их устанавливают в трех экземплярах. Они не дублируют друг друга, а делают узконаправленную работу, выполняя очистку от тех веществ, для которых предназначены.

Видео — что это такое автомобильный катализатор и как он работает:

Таким образом, выхлопные газы проходят вначале через восстановительный катализатор, внутри которого на молекулярном уровне идет расщепление поступающего вещества на кислород и азот. Этот процесс как раз и выполняют иридий и платина.

Когда работа проделана, в дело вступают окислительные катализаторы, производящие очистку поступивших веществ. Здесь уже совместно с платиной вступает в действие палладий, снижая количество окиси углерода и облегчая реакцию углекислого газа с кислородом.

Недостатки тоже есть

Наличие драгоценных металлов в конструкции катализатора еще не означает того, что оно решает все проблемы. Необходимо еще соблюсти ряд условий для работы.

Опять же, благодаря курсу средней школы, мы все знаем, что любая химическая реакция (а именно на этом принципе основан катализатор) происходит тем быстрее, чем выше температура. Отсюда сами понимаете, что устройство не сможет эффективно функционировать, если температурный режим ниже необходимого. То есть налицо вывод о том, что в момент начала работы автомобильного двигателя катализатор фактически никак не реагирует на количество вредных веществ, выброшенных в атмосферу до тех пор, пока они же не нагреют трубопровод системы.

Видео — как извлечь каталитический нейтрализатор:

Самый простой способ такого нагрева – помещение устройства непосредственно к основанию газоотводной трубы возле стенки двигателя. Но при включении холодного двигателя при такой установке катализатор все равно первое время работать не будет, пока не согреется. Современный и эффективный способ, который заставит его действовать с самого начала – предпусковой подогреватель двигателя, расходующий часть энергии на утепление.

Несмотря на то, что в выхлопной системе дизельных двигателей тоже есть подобные каталитические преобразователи, действуют они не столь впечатляюще. Дело тут также в недостаточной температуре нагрева. Дизели не так зависимы от окружающей среды и имеют возможность работать в зоне таких низких температур, что катализаторы просто не успевают достичь нагрева до степени осуществления химической реакции.

Практическое применение катализатора на автомобиле

Любой современный автомобиль с бензиновым и дизельным двигателем оснащается системой очистки токсичных газов — катализаторами.

Устанавливается катализатор непосредственно после приемной трубы или соединяется через разветвленные трубы к головке блока цилиндров и называется такая конструкция катколлектором. Второй способ наиболее чаще стал применяться на автомобилях, так как происходит ускоренный нагрев элементов катализатора. После катализатора на автомобилях, принадлежащих к экологическим нормам Евро-3, Евро-4 и Евро-5 устанавливается датчик кислорода, который выполняет функции диагностические. Иными словами, диагностируемый датчик кислорода выполняет контроль эффективности работы катализатора и в случае превышения норм выхлопа загорается на панели приборов ошибка, сообщающая о критической работе катализатора. В этом случае необходимо проверить параметры работы двигателя и установить причину превышения норм допустимого выхлопа токсичных газов.

Ресурс катализатора составляет ориентировочно от 100000 до 200000 километров пробега, но если двигатель на этом этапе работал без пропусков воспламенения в цилиндрах или их было незначительное число раз, то функционирование достигает и до 500000 км.

Как уберечь катализатор от повреждений и раннего износа?

Для этого необходимо знать причины, вызывающие ранний износ или его повреждение

Прежде всего необходимо обращать внимание к качеству заливаемого в бензобак топлива. В случае некачественного топлива, насыщенного искусственно ферритами, марганцем и другими инородными веществами, включая водяной конденсат, происходит засорение микроканалов, что приводит к противодавлению в выхлопной системе

Обратный отскок выхлопных газов значительно нарушает работу газораспределительного механизма и в силу поступления в впускной тракт горячих отработанных газов усиливает износ поршневой группы и клапанов. Такое явление на некоторых типах автомобилей учитывается и устанавливается специальное устройство, называемое рециркулятором.

В бензиновых двигателях может быть внутренняя система рециркуляции и внешняя. Внутренняя система проектируется таким образом, чтобы выпускной клапан оставался некоторое время открытым в то время, когда уже открылся впускной клапан. Такое положение клапанов называют «перекрытием», обеспечивающей внутреннюю рециркуляцию газов и не требующей дополнительных компонентов. Внешняя работает с дополнительным компонентом, называемым клапан рециркуляции (EGR).

Благодаря системе рециркуляции отработанные газы, попадающие обратно во впускную систему, охлаждаются, что снижает расход топлива и количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.

Следующим фактором, влияющим на износ катализатора, является неисправность двигателя. Несбалансированная работа двигателя влечет к изменению топливоподачи. Топливо в значительном количестве начинает поступать в катализатор, забивая микроканалы и эффективность его резко падает. И, наоборот, если в систему поступает слишком мало топлива, бедная смесь, то катализатор начинает сильно греться, вызывая очень высокую температуру (выше 800 градусов), вследствие чего элементы с драгметаллом начинают плавиться. И в том, и в другом случае дорогостоящий катализатор подлежит замене, так как ремонту он не пригоден.

Механические удары также могут быть причиной раннего износа катализатора, так как в образовавшуюся трещину начинает поступать воздух вызывая перегрев и проникновение инородных частиц, забивающих микроканалы, препятствующих прохождению отработанных газов.

Катализатор является частью выхлопной системы двигателя и соответственно его неисправность отражается на работе мотора. В основном неисправность катализатора выражается в его разрушении (на основе керамики) или оплавлении (на металлической основе), а также в засорении микроканалов. Если катализатор начал плохо пропускать отработанные газы, то это отразится на работе двигателя:

• трудный продолжительный запуск;
• заводится и глохнет;
• падает тяговая характеристика;
• увеличивается расход топлива;
• возникает неприятный запах, напоминающий сероводород;
• при разгоне возникают провалы;
• горит аварийная лампа неисправности двигателя.

Типы каталитических нейтрализаторов

Есть три разных типа автомобильных катализаторов. Первый тип — катализатор окисления. Он уменьшает вредные загрязнения, такие как угарный газ (CO) и углеводороды топлива (HC) в выхлопе. Одновременно часто используется вторичный впрыск воздуха. Однако катализатор окисления уменьшает только часть загрязняющих веществ.

Двухступенчатый

Второй тип — двуступенчатый каталитический нейтрализатор, который является более совершенным. Работает в два этапа. Есть два элемента, которые расположены один за другим.

Двусторонний (или «окислительный») каталитический нейтрализатор имеет две одновременные задачи:

1. Окисление оксида углерода до диоксида углерода:2CO + O₂ → 2CO₂.
2. Окисление углеводородов (несгоревшего и частично сгоревшего топлива) до диоксида углерода и воды:CxH₂x + 2 + O₂ → xCO₂ + (x + 1) H₂O (реакция горения).

Этот тип автомобильных катализаторов широко используется в дизельных двигателях для снижения выбросов углеводородов и окиси углерода. Они также использовались на бензиновых двигателях в автомобилях американского и канадского рынков до 1981 года. Из-за неспособности контролировать оксиды азота они были заменены трехступенчатыми нейтрализаторами.

Трёхступенчатый

Третий тип — это трёхступенчатый каталитический нейтрализатор. Начал использоваться с 1981 г. Он преобразовывает вредные газы, выходящие из двигателя, в безвредные.

Выхлопные газы двигателя содержат опасные вещества, которые наносят вред окружающей среде. К ним относятся оксиды азота, углеводороды и оксид углерода. Трехступенчатый катализатор превращает их в менее вредный диоксид углерода, воду и азот.

Три ступени очистки выхлопных газов выглядят так:

1. Восстановление оксидов азота до азота (N2):2 CO + 2 NO → 2 CO₂ + N₂углеводород + NO → CO₂ + H₂O + N₂2 H₂ + 2 NO → 2 H₂O + N₂;
2. Окисление угарного газа до углекислого газа:2 CO + O₂ → 2 CO₂;
3. Окисление несгоревших углеводородов (HC) до диоксида углерода и воды в дополнение к вышеуказанной реакции NO:углеводород + O₂ → H₂O + CO₂;

Эти три реакции происходят наиболее эффективно, когда катализатор получает выхлоп от двигателя, работающего немного выше стехиометрической точки. Для сжигания бензина это соотношение составляет от 14,6 до 14,8 частей воздуха на одну часть топлива. Эффективность преобразования очень быстро падает, когда двигатель работает вне этих пределов.

Трёхступенчатый конвертер является единственным устройством, которое уменьшает количество всех трёх загрязнителей за один раз. Такой способ очистки наиболее экономичный.

Большинство автопроизводителей используют в своих транспортных средствах именно трехступенчатые нейтрализаторы, которые соответствуют строгим нормам выбросов.

Особенности конструкции

Катализатор состоит из трех основных элементов — теплоизоляции, блока-носителя и кожуха (корпусной части).

Главный элемент каталитического преобразователя — блок-носитель, являющийся базой изделия.

Конструктивно блок выполнен из керамической огнеупорной основы. В его составе множество различных ячеек-сот, которые повышают общую площадь соприкосновения с выхлопными газами автомобиля.

На сот-ячейках нанесено специальное вещество, выполняющее функцию катализатора.

Роль таких веществ выполняют три популярных химических элемента:

• палладий и платина — окислительные катализаторы. Их задача — ускорить процесс окисления недогоревших углеводородов и их преобразование в водный пар, а угарного газа (CO) в обычный углекислый газ;
• родий — восстановительный катализатор, задача которого в восстановлении NOx, а также его преобразовании в простой азот.

Как следствие, группа из трех катализаторов снижает объем трех вредных элементов. Такой тип устройства носит название 3-х компонентного.

Блок-носитель находится в корпусе, выполненном из металла при обязательном слое теплоизолирующего вещества.

Также в кожухе нейтрализатора крепится кислородный датчик.

Главное условие нормальной работы катализатора — достижение температуры, равной 300 градусов Цельсия.

Качественный прогрев позволяет удерживать до 90% вредных компонентов. Ускорить процесс достижения рабочей температуры можно при помощи:

• обогащения горючей смеси;
• монтажа нейтрализатора сразу после коллектора выпуска.

Признаки забитого катализатора

Одним из основных симптомов неисправности является снижение мощности мотора и заметное ухудшение динамики автомобиля. Проявляется это заметным уменьшением максимальной скорости и вялым разгоном при старте с места от светофора или при обгоне. Существуют и другие признаки, указывающие на неполадки в работе катализатора:

• Затрудненный старт и холодного, и горячего двигателя.
• При сильном засорении узла возможен полный отказ силового агрегата.
• В выхлопе появляется неприятный запах сероводорода (тухлого яйца).
• Обороты двигателя самопроизвольно уменьшаются или увеличиваются.

Рис. 2 – «Загрязнение и разрушение наполнителя катализатора»