Что такое автомобильный катализатор?

Выхлопная система современного автомобиля, произведенного за рубежом или собранного по лицензии в России, гораздо сложнее той, которую отечественный автопром устанавливал на свои "Лады" несколько десятилетий назад.

Выбросы автомобилей в атмосферу

Автомобили являются достаточно опасными для окружающей среды Последствия вредного воздействия продуктов сгорания имеют глобальные и локальные последствия.

- озоновый слой, который защищает Землю от космической радиации, в последние десятилетия стремительно уменьшается и это долгосрочная угроза для существования человечества;

- в мире еще есть места с чистой экологией, однако это не относится к городам, где сегодня почти невозможно дышать чистым воздухом.

Автомобили непосредственно участвуют в этих процессах. В общей сложности на их долю приходится не менее 70% загрязнений окружающей среды. При этом, всего за один год эксплуатации средний автомобиль выбрасывают в атмосферу большое количество CO2:

- 135 кг окиси углерода;

- 25 кг оксидов азота;

- 20 кг углеводородов;

- 4 кг диоксида серы;

- 1,2 кг твердых частиц;

- до 10 кг бензопропилена.

В общей сложности производится не менее 12 млн тонн, что разрушает не только окружающий человека мир, но и защитный озоновой слой планеты. К сожалению, это не может радовать ни в ближайшем будущем, ни в отдаленном, так как количество автомобилей будет только увеличиваться.

В связи с этим на международном уровне был принят стандарт по качеству топлива и количеству вредных веществ выброшенных в атмосферу при сгорании в двигательном отсеке. На сегодняшний день, с 2005 года в странах Евросоюза введен экологический стандарт Евро-5 для всех выпускаемых автомобилей. Переход на стандарт Евро-4 в России завершился в 2015 году.

Зачем нужен катализатор?

Каталитический нейтрализатор – это элемент выхлопной системы автомобиля, отвечающий за нейтрализацию вредных для окружающей среды продуктов сгорания бензина – углеводородов, оксидов азота, углерода, сажи. В любой каталитической реакции обязательно присутствует активный реактант. В автокатализаторе вредные химические вещества нейтрализуются в мелкоячеистом порах, покрытых тонкими слоям редкоземельных и драгоценных металлов – палладия, иридия или платины. Благодаря им вещества сжигаются принудительно и почти полностью.

Принцип работы

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор работает следующим образом:

- выхлопные газы из цилиндров двигателя внутреннего сгорания заполняют элементы с платиновым и палладиевым покрытием, которые размещены в керамических блоках;

- металлическое покрытие на клетках запускает химическую реакцию, в результате которой несгоревшие углеводороды превращаются в водяной пар, а угарный газ - в углекислый;

- проходя через элементы с родиевым покрытием, оксид азота разлагается на нейтральный азот и кислород;

- Результат - из выхлопной трубы выходят газы, полностью очищенные от вредных компонентов.

Если автомобиль оснащен дизельным двигателем, сажевый фильтр работает в паре с каталитическим нейтрализатором.

Устройство

Катализатор всегда расположен ниже по потоку от выпускного коллектора двигателя. Она содержит:

- металлический корпус с входным и выходным патрубками;

- монолитный керамический блок, представляющий собой пористую структуру с большим количеством элементов, обеспечивающую максимально возможную площадь рабочей поверхности, на которую воздействуют выхлопные газы;

- каталитический слой, состоящий из редкоземельного палладия, иридия и благородной платины, а в некоторых моделях - более дешевого золота;

- теплоизолированная металлическая оболочка для защиты устройства от механических повреждений.

Катализатор предназначен для нейтрализации трех вредных компонентов выхлопных газов:

- токсичные оксиды азота, которые связаны с образованием смога, провоцирующего кислотные дожди;

- угарный газ, смертельно опасный для человеческого организма;

- Канцерогенные углеводороды.

Виды катализаторов

В современных автомобилях производители устанавливают каталитические нейтрализаторы различных типов и модификаций. Независимо от типа устройства и вредных продуктов сгорания, подлежащих нейтрализации, все они в большей или меньшей степени гарантируют степень очистки, соответствующую европейским стандартам.

В современных автомобилях используются следующие катализаторы:

- химические;

- металлические;

- керамические;

- магнитно-стрикционные.

Металлические

Это дорогостоящие катализаторы, требующие сложного технологического оборудования в процессе производства. В результате оборудование не подвергается механическим нагрузкам, перепадам температур. Металлическая передняя часть устройства может служить нагревательным элементом. Тонкие стенки материала носителя обеспечивают низкое аэродинамическое сопротивление, что позволяет использовать катализатор во всех типах оборудования, включая оборудование высокой мощности. К преимуществам относятся меньший расход топлива и длительный срок службы.

Керамические катализаторы

Наиболее популярная сотовая структура, встречающаяся в большинстве современных моделей автомобилей. Керамическая поверхность покрыта сплавом драгоценных и редкоземельных металлов, которые активируют свои каталитические свойства при воздействии тепла. Срок службы керамического устройства в Европе не превышает 120 000 км. Этот факт несколько смущает покупателей подержанных автомобилей. Однако из-за низкого качества бензина отечественного производства каталитический нейтрализатор следует заменять максимум через 80 000 км пробега. Керамика - хрупкий материал, поэтому тряска на наших дорогах оказывает самое негативное влияние на ее целостность.

Сажевый фильтр

Если в автомобиле с бензиновым двигателем используется катализатор, то для очистки дизельного выхлопа устанавливается сажевый фильтр. Его функция заключается в улавливании твердых частиц. Сажевый фильтр дизельного двигателя не предназначен для нейтрализации вредных отходов в выхлопе. В некоторых моделях производители автомобилей устанавливают в DPF дополнительные элементы для улавливания вредных веществ.

Спортивные

Повышение эффективности спортивного каталитического нейтрализатора достигается за счет использования большего каталитического слоя. Напыление драгоценных металлов в них превышает стандартные в 3-8 раз. В результате увеличивается его емкость и срок службы. Спортивное оборудование предназначено для любителей экстремальных видов спорта. Его можно установить как на дорогой спортивный автомобиль, так и на простой подержанный автомобиль среднего класса.

Двухсторонние

Такие катализаторы предназначены для:

- преобразования вредного диоксида серы в нейтральный диоксид углерода;

- окисления неполностью сгоревших углеводородов до воды и обычного углекислого газа.

Такие устройства нашли применение в дизельных двигателях.

Трехсторонние

Этот тип нейтрализатора выполняет следующие задачи:

- разложение оксида азота на компоненты - чистый азот и кислород;

- окисление оксида азота;

- преобразование несгоревших продуктов в углекислый газ и воду.

Что делать, если катализатор вышел из строя

Катализатор не подлежит восстановлению. Любая попытка обмануть бортовой компьютер приведет к тому, что ваш автомобиль превысит допустимые в цивилизованных странах пределы содержания вредных веществ в выхлопных газах. Цивилизованным решением является утилизация вышедшей из строя детали и установка новой, что обеспечивает безопасность окружающих.

Источник: https://element-99.ru/