Типы катализаторов

Автомобильный катализатор (или  каталитический конвертер-нейтрализатор )  — устройство в выхлопной системе, предназначенное для снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.
Катализаторы являются обязательной опцией для всех современных автомобилей. Основным требованием к успешной работе катализатора является правильное стехиометрическое соотношение топлива и кислорода.
Задачей автомобильного каталитического нейтрализатора является снижение количества вредных веществ в выхлопных газах, таких как:

  • окись углерода (СО) — ядовитый газ без цвета и запаха (угарный газ);
  • углеводороды (CH), также известные как летучие органические соединения — один из главных компонентов, образующихся за счет неполного сгорания топлива
  • оксиды азота (NO и NO2, которые часто объединяют под обозначением NOx) —являются компонентом смога, а также кислотных дождей.

Каталитический нейтрализатор двигателя внутреннего сгорания расположен либо на приемной трубе, либо сразу после нее перед основным глушителем, и представляет собой отдельную легкосъемную деталь (это самый лучший вариант с точки зрения ремонтопригодности).
Однако существуют катализаторы, расположенные непосредственно в выпускном коллекторе. Такое расположение позволяет легче выполнять экологические нормы, так как разогрев катализатора до рабочей температуры происходит намного быстрее. Отрицательным моментом является сложность работ по его замене и возможность повреждения коллектора при неисправном катализаторе.
Внутренняя структура катализатора может быть выполнена из керамики или быть металлической.

Внутри корпуса керамического автомобильного катализатора находится керамическая сотовая конструкция. Соты нужны для того, чтобы увеличить площадь контакта выхлопных газов с поверхностью, на которую нанесен тонкий слой платиноиридиевого сплава. Недогоревшие остатки (CO, CH, NO) касаясь поверхности каталитического слоя, окисляются до конца кислородом, присутствующим также в выхлопных газах.
В результате реакции выделяется тепло, разогревающее катализатор и, тем самым, активизируется реакция окисления. В конечном итоге на выходе из катализатора (исправного) выхлопные газы содержат в основном N2 и СО2.
Керамический катализатор довольно хрупок и боится механический воздействий. От удара, например, о лежащий на дороге камень внутренние соты керамики могут растрескаться. То же самое может произойти, если на раскаленный во время движения катализатор попадет вода из глубокой лужи.
Также разрушить керамический катализатор могут неполадки системы зажигания двигателя. Происходит это из-за того, что во время неудавшегося пуска мотора, несгоревший бензин скапливается в выпускном тракте. Когда автомобиль, наконец, заводится, в катализаторе происходит микровзрыв и керамические соты не выдерживают и рассыпаются.

Металлический катализатор (каталитический нейтрализатор) в этом отношении более надежен.

Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с сокращением выбросов NOx. Одна из причин в том, что дизельные двигатели сами по себе функционируют в более низком температурном режиме, чем бензиновые, а преобразователи работают лучше при нагреве. Некоторые ведущие эксперты в области «зеленого» автомобилестроения придумали новую выхлопную систему, которая помогает исправить этот недостаток. Они впрыскивают водный раствор мочевины в выхлопную трубу до того, как газы достигнут преобразователя. При этом возникает химическая реакция, которая уменьшает количество NOx в выхлопных газах более чем на 90 процентов.
Однако вне зависимости от внутренней структуры катализаторов, все они довольно быстро выходят из строя по следующим причинам:

  • Этилированный или просто некачественный бензин.
  • Различные присадки и промывки топливной системы.
  • Масло или охлаждающая жидкость, попадающая в камеру сгорания и, соответственно, в катализатор.
  • Переобогащенная топливная смесь, вызванная неполадками в системе питания двигателя.
  • Неполадки в системе зажигания двигателя внутреннего сгорания.

В результате катализатор теряет способность выполнять свои функции, то есть дожигать вредные примеси. Кроме того, происходит уменьшение общего проходного сечения вследствие засорения каналов. Теряется мощность двигателя, автомобиль хуже разгоняется, плохо тянет. Катализатор перегревается, его корпус может раскалиться до красного цвета и даже поджечь антикоррозийную защиту кузова. Внутри неисправного катализатора температура может возрасти настолько, что керамика оплавляется и полностью перекрывает проход для выхлопных газов. Двигатель легко может выйти из строя.
Еще один недостаток стареющего катализатора – это керамическая пыль. Со временем, не смотря на кажущуюся внешнюю целостность, керамический блок постепенно разрушается, и небольшие обломки керамики затягиваются в камеру сгорания. Это приводит к повышенному износу стенок цилиндров и маслосъемных колец. Поэтому рекомендована замена катализатора через каждые 100000 км вне зависимости от его работоспособности.