Типи каталізаторів
Автомобільний каталізатор (або каталітичний конвертер-нейтралізатор) – пристрій у вихлопній системі, призначений для зниження токсичності відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згоряння.
Каталізатори є обов’язковою опцією для сучасних автомобілів. Основною вимогою до успішної роботи каталізатора є правильне стехіометричне співвідношення палива та кисню.
Завданням автомобільного каталітичного нейтралізатора є зниження кількості шкідливих речовин у вихлопних газах, таких як:
- окис вуглецю (СО) — отруйний газ без кольору та запаху (чадний газ);
- вуглеводні (CH), також відомі як леткі органічні сполуки — один із головних компонентів, що утворюються за рахунок неповного згоряння палива
- оксиди азоту (NO та NO2, які часто об’єднують під позначенням NOx) —є компонентом смогу, а також кислотних дощів.
Каталітичний нейтралізатор двигуна внутрішнього згоряння розташований або на приймальній трубі, або відразу після неї перед основним глушником, і є окремою легкознімною деталлю (це найкращий варіант з точки зору ремонтопридатності).
Однак існують каталізатори, розташовані безпосередньо у випускному колекторі. Таке розташування дозволяє легше виконувати екологічні норми, оскільки розігрів каталізатора до робочої температури відбувається набагато швидше. Негативним моментом є складність робіт із його заміни та можливість пошкодження колектора при несправному каталізаторі.
Внутрішня структура каталізатора може бути виконана з кераміки або металевою.
Усередині корпусу керамічного автомобільного каталізатора знаходиться керамічна стільникова конструкція. Стільники потрібні для того, щоб збільшити площу контакту вихлопних газів з поверхнею, на яку нанесений тонкий шар платиноїрідієвого сплаву. Недогорілі залишки (CO, CH, NO), торкаючись поверхні каталітичного шару, окислюються до кінця киснем, присутнім також у вихлопних газах.
В результаті реакції виділяється тепло, що розігріває каталізатор і тим самим активізується реакція окислення. Зрештою на виході з каталізатора (справного) вихлопні гази містять переважно N2 і СО2.
Керамічний каталізатор досить тендітний і боїться механічних впливів. Від удару, наприклад, про камінь, що лежить на дорозі, внутрішні стільники кераміки можуть розтріскатися. Те саме може статися, якщо на розжарений під час руху каталізатор потрапить вода з глибокої калюжі.
Також зруйнувати керамічний каталізатор можуть проблеми системи запалювання двигуна. Відбувається це через те, що під час невдалого запуску двигуна, незгорілий бензин накопичується у випускному тракті. Коли автомобіль нарешті заводиться, в каталізаторі відбувається мікровибух і керамічні стільники не витримують і розсипаються.
Металевий каталізатор (каталітичний нейтралізатор) щодо цього більш надійний.
Каталітичні перетворювачі дизельних двигунів погано справляються зі скороченням викидів NOx. Одна з причин у тому, що дизельні двигуни самі по собі функціонують у нижчому температурному режимі, ніж бензинові, а перетворювачі працюють краще при нагріванні. Деякі провідні експерти в галузі «зеленого» автомобілебудування вигадали нову вихлопну систему, яка допомагає виправити цей недолік. Вони впорскують водний розчин сечовини у вихлопну трубу до того, як гази досягнуть перетворювача. При цьому виникає хімічна реакція, яка зменшує кількість NOx у вихлопних газах на понад 90 відсотків.
Однак незалежно від внутрішньої структури каталізаторів, всі вони досить швидко виходять з ладу з таких причин:
- Етильований або просто неякісний бензин.
- Різні присадки та промивання паливної системи.
- Олія або рідина, що охолоджує, потрапляє в камеру згоряння і, відповідно, в каталізатор.
- Перезбагачена паливна суміш, спричинена неполадками в системі живлення двигуна.
- Несправності в системі запалювання двигуна внутрішнього згоряння.
В результаті каталізатор втрачає здатність виконувати свої функції, тобто допалювати шкідливі домішки. Крім того, відбувається зменшення загального прохідного перерізу внаслідок засмічення каналів. Втрачається потужність двигуна, автомобіль гірше розганяється, погано тягне. Каталізатор перегрівається, його корпус може розжаритись до червоного кольору і навіть підпалити антикорозійний захист кузова. Всередині несправного каталізатора температура може зрости настільки, що кераміка оплавляється та повністю перекриває прохід для вихлопних газів. Двигун легко може вийти з ладу.
Ще один недолік старіючого каталізатора – це керамічний пил. Згодом, незважаючи на зовнішню цілісність, керамічний блок поступово руйнується, і невеликі уламки кераміки затягуються в камеру згоряння. Це призводить до підвищеного зносу стінок циліндрів і мастильних кілець. Тому рекомендовано замінити каталізатор через кожні 100000 км незалежно від його працездатності.