Состав автомобильного катализатора

Катализатор или каталитический нейтрализатор – это специальное приспособление, вмонтированное в выхлопную систему, оно используется для минимизации выбросов в атмосферу токсичных веществ посредством восстановления оксидов азота до кислорода и азота, дожига углеводородов и угарного газа. В химической промышленности катализатор – это компонент, который вызывает либо значительно ускоряет реакцию других веществ, но сам не расходуется. Подобными элементами стали никель, медь, золото, родий, палладий, хром, большинство редких и драгоценных металлов. Автомобильный катализатор с металлом в составе работает по аналогичному принципу: каталитический компонент способствует ускоренной химической реакции. Он обычно размещается за приемной трубой.

 

Особенности

Разновидности

Причины выхода катализатора из строя

Признаки неисправного катализатора

Мифы вокруг катализаторов

Выводы

Особенности

В выхлопных газах присутствует несколько веществ, которые оказываются безвредными: азот, вода и углекислый газ. Но при функционировании мотора происходит выделение и других веществ, которые являются чрезвычайно токсичными, канцерогенными, несут определенный вред для человека: оксиды азота, углеводороды, окись углерода.

 

Каталитические нейтрализаторы являются трехкомпонентными, то есть в них есть три преобразователя, по одному на вещество, подлежащее снижению. Элемент изготовлен в виде корпуса из нержавейки, внутри которого размещена керамическая или металлическая структура в формате сот. Элементы покрыты каталитическими веществами, в качестве которых традиционно выступают родий, палладий и платина.

 

Сильнее распространена конструкция из керамики, что объясняется ее более низкой ценой при производстве, но она достаточно хрупкая. При любых ударах соты трескаются и осыпаются, превращаясь в мельчайшую пыль.

Разновидности

Катализаторы могут работать за счет двух типов процессов: окислительного и восстанавливающего.

 

Восстанавливающий базируется на использовании родия и платины для уменьшения содержания оксидов азота в выхлопе. При встрече молекул оксида или двуокиси азота с катализатором от нее отделяется азот, высвобождается кислород. Атомы азота объединяются между собой, формируя газообразное соединение N2.

 

В оксидном нейтрализаторе снижается объем недогоревшего топлива CH и окиси углерода посредством их окисления под воздействием палладия и платины. Этот компонент помогает оксиду углерода прореагировать с несгоревшим кислородом, при этом формируется углекислый газ. Реакции вызывают окисление или восстановление компонентов в безопасные соединения: воду, углекислый газ и азот.

 

В дизельных автомобилях катализаторы недостаточно справляются с выбросами оксида азота. Это связано с пониженными температурами работы таких моторов, а для преобразователей нужна определенная температура. Решение проблемы было придумано учеными: в новой системе выхлопа впрыскивается водный раствор мочевины в выхлопную трубу еще до преобразователя, куда потом подаются газы. В результате химической реакции снижается объем оксидов азота на 90% и более.

Причины выхода катализатора из строя

Состав катализатора автомобильного изучен, теперь можно определить причины, по которым он может выйти из строя.

Если речь идет о керамическом катализаторе, то он может выйти из строя в результате:

• Удара, например, о камень. Для повреждения керамических сот иногда достаточно небольшого удара.
• Попадание воды на разогретый катализатор, например, если на прогретой машине заехать в лужу. Это может стать причиной того, что соты рассыпятся.
• Неисправность в системе зажигания. Если не происходит воспламенения при пуске мотора, то топливо может попасть в приемную трубу, а потом в катализатор. В результате этого бензин взрывается в катализаторе. Из-за многократных пропусков зажигания нейтрализаторы быстро разрушаются и оплавляются.

Есть несколько причин, которые для всех типов катализаторов вне зависимости от состава способны стать разрушающими:

• Бензин низкого качества или этилированный;
• Проникновение частиц и паров несгоревшего масла стремительно забивает соты;
• Проникновение в катализатор антифриза и сторонних жидкостей, которые могут использоваться для промывки топливной системы;
• Переобогащенная топливно-воздушная смесь, которая покрывает катализатор сажей, что приводит к его забиванию;
• Длительная работа мотора на холостом ходу, езда в пробках, постоянные прогревы и автозапуски.

Признаки неисправного катализатора

Уже известно, что входит в состав автомобильного катализатора, поэтому можно разобраться с вопросами, которые касаются неисправностей этого узла. Есть несколько признаков, по которым владелец может заключить, что компонент неисправен:

• Автомобиль начинает «тупить», падают динамические характеристики, авто перестает «тянуть», на холостом ходу плавают обороты, мотор может не разгоняться выше определенных оборотов, катализатор иногда раскаляется, кожух оплавляется.
• Мотор работает жестко и громко, так как выхлопных газов слишком много.
• В районе катализатора отмечается характерное дребезжание и звон.
• В случае перегазовки из выхлопа сыплется крупа или пыль бело-серого цвета – частицы нейтрализатора.

Каталитические нейтрализаторы нельзя отремонтировать, а требуется только заменять на подходящую модель. Можно установить вместо катализатора пламегаситель, но это приведет к ухудшению норм экологичности и невозможности выехать ни в одну европейскую страну.

 

Есть несколько причин, по которым рекомендуется установить универсальный катализатор:

• Если возраст автомобиля менее 5-10 лет;
• Если не хочется загрязнять атмосферу;
• Если в планах выезд за границу;
• Если техосмотр проходится самостоятельно;
• Если двигатель без катализатора работает хуже.

В остальных случаях предпочтительнее недорогой вариант с пламегасителем, обманка и перепрошивка ЭБУ.

Современный катализатор автомобильный с драгметаллами в составе служит от 100-150 тыс. км (если установлен близко в ДВС) до 250 тыс. км (если вмонтирован после «паука»). Катализатор может прослужить и 500 тыс. км, но это касается старых автомобилей, выпущенных в девяностых годах прошлого века. Это связано с тем, что ранее использовали более прочную и толстую керамику.

Мифы вокруг катализаторов

Существует мнение, что катализатор способен навредить мотору, когда начинает разваливаться, так как его частицы проникают внутрь, приводят к абразивному износу. Подсос мелкодисперсной пыли в мотор не происходит, так как выпускные клапаны постоянно закрыты на стадии выпуска, когда давление в системе выхлопа выше, чем в камере сгорания. Именно поэтому пыль просто не способна проникнуть в камеру сгорания, повредить там что-то.

 

Катализатор разрушается постепенно, а его частицы будут вылетать в атмосферу, что вредит людям и экологии, так как микрочастицы пыли проникают везде. При попадании в легкие человека они там остаются навсегда, что постепенно приводит к силикозу, рубцеванию и разрушению легочных тканей. Именно поэтому при признаках повреждения нейтрализатора требуется удалять его, заменять на пламегаситель или новый катализатор.

 

При разогреве мотора катализатор не включается в работу, а чтобы прогреть его быстрее бортовой компьютер старается сильнее обогатить топливную смесь. Это приводит к тому, что атмосфера загрязняется еще сильнее, чем при отсутствии нейтрализатора вовсе.

 

Если мотор с инжекторным впрыском рассчитан правильно, имеет широкополосную лямбду, либо это мотор с непосредственным впрыском, то катализатор ему не требуется. В их выхлопах в обычном рабочем режиме нет ничего лишнего, так и при прогреве. За исключением режима прогрева самого нейтрализатора. Совершенно бесполезен этот компонент для ДВС с непосредственным впрыском, так как его режим работы предполагает практически постоянное обеднение смеси, что минимизирует вредные выбросы.

Выводы

Получается, что автомобильный катализатор со всем, что входит в его состав, полезен при работе карбюраторных моторов с постоянно богатой смесью, но для современных двигателей, в которых точно регулируется смесь до десятых долей процентов, оснащенных высокоточными форсунками и непосредственным впрыском использование катализаторов становится только условием для получения сертификата Евро.