Каталити́ческий нейтрализа́тор (англ. catalytic converter) — устройство в выхлопной системе, предназначенное для снижения токсичности отработавших газов посредством восстановления оксидов азота и использования полученного кислорода для дожига угарного газа и недогоревших углеводородов. Основным требованием к успешной работе катализатора является стехиометрическое соотношение топлива и кислорода. В химии катализатор — это вещество, ускоряющее или вызывающее химическую реакцию, но само не входящее в эту реакцию. Такими веществами являются медь, никель, золото, платина, палладий, родий, хром. Принцип работы автомобильного катализатора как раз и основан на способности веществ-катализаторов к ускорению реакции.
Функции каталитического нейтрализатора:
‒ снижение количества окиси углерода в выхлопных газах;
‒ уменьшение уровня углеводородов в отработавших газах;
‒ уменьшение или полное удаление оксидов азота из состава выхлопных газов. [1]
Основное строение идизайн каталитического нейтрализатора
Обычный каталитический нейтрализатор состоит из внешней стальной облицовки, заполненной субстратом химических материалов. Существует два типа химического материала: керамические гранулы и монолитные сотовые плиты. Покрытие на шариках или дисках представляет собой ценные металлы, такие как палладиум, платина или родий. Передняя часть или основной боковой отсек содержат редукционный катализатор, пока задний отсек содержит кислородный катализатор. Нейтрализатор находится прямо за главной трубой, которая проводит выхлопы наружу. Он обычно припаян или прикреплён клапаном к основной трубе.
Рис. 1. Каталитический нейтрализатор в разрезе
Двухступенчатые нейтрализаторы проще в химическом отношении, чем трёхступенчатые нейтрализаторы. Они сводят к минимуму гидрокарбоновые и карбоновые загрязнители. Кислород, карбоновый монооксид и гидрокарбонаты попадают в нейтрализатор, взаимодействуя с субстратами материалов, что вызывает ускоренную оксидацию и сгорание. Ускоренная оксидация умерщвляет или делает химически нейтральными вредные выделения, и они выходят как безвредный диоксид карбоната и водяной пар.
Трёхступенчатый каталитический нейтрализатор работает похожим образом, но в дополнение он сокращает количество нитрогенных оксидов. Для этой цели эти нейтрализаторы часто имеют вводные трубы, ведущиеся воздушными насосами, что ускоряет химическое изменение.
В свою очередь трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы делятся на два вида в зависимости от материала блок-носителя (матрицы):
Керамика — блок-носитель изготовлен из огнеупорной керамики, выполнен в виде блока, пронизанного ячейками-сотами, через которые проходят выхлопные газы. Керамика дешевая, поэтому находит самое широкое применение, однако она хрупкая, что нередко становится причиной выхода нейтрализатора из строя;
Металл — блок-носитель изготовлен из огнеупорного сплава. Металл более надежен, чем керамика, однако это более сложное и дорогое решение, поэтому встречается реже. [2]
Виды ипричины возникновение неисправностей каталитического нейтрализатора
В системе выпуска всех современных автомобилей есть устройство для снижения токсичности отработавших газов — каталитический нейтрализатор. Рассмотрим его конструкцию и возможные неисправности. [3]
Химический субстрат внутри каталитического нейтрализатора может расплавиться, перегреваясь под воздействием условий газового топлива, потери свечи зажигания или других поломок зажигания. Обычно нейтрализаторы имеют разницу в 93 градуса между внешней и внутренней стороной при нормальной скорости движения, так что при перегреве внешняя сторона становится чёрного цвета с радужным оттенком. Инфракрасный пирометр, или регулятор контактной температуры, определяет, работает ли нейтрализатор слишком активно, чтобы избавиться от избыточного тепла.
Когда субстрат в нейтрализаторе плавит либо платино-палладиевое покрытие, либо ячеистый материал оксида алюминия, он образует непроницаемый шлак, который блокирует поток выхлопных газов, закупоривая проходы. Это создает серьезное обратное давление, которое влияет на производительность двигателя. Засорение нейтрализатора может привести к колебаниям двигателя при ускорении, слабой мощности, сложности при зажигании и в некоторых случаях невозможности запуска двигателя.
Дефектные компоненты (такие как поломка распределительных колпачков, неисправность клапанов EGR или грязные инжектора топлива), которые вызывают чрезмерно плотную топливно-воздушную смесь, могут привести к плавлению. Эта проблема может быть диагностирована с помощью вакуумметрического прибора на впускном коллекторе или датчика обратного давления впереди или сзади нейтрализатора.
Рис. 2. Отработавшие газы практически не имеют выхода.
Засорение внутри нейтрализатора происходит при избытке несожжённого топлива. Температура внутри нейтрализатора не должна достигать предельной температуры, однако чрезмерная температура приведет к увеличенному давлению сзади. Когда субстраты химикатов растворяются, выхлопы выходят из трубы большим чёрным облаком. Также субстрат может намокнуть или засориться топливом. Пробег газа пострадает точно так же, как общая мощность и ускоритель.
Пропаленные каталитические нейтрализаторы издают запах плавленого металла, сопровождаемый запахом сожжённых гнилых яиц. Это происходит из-за перегретого металла и горения субстрата. Некоторые резиновые линии для проводки воздуха могут сгорать так же, как и пластиковые компоненты и любая волокнистая прокладка. Индикатор кислорода может издавать кислотный запах из-за сожжённого изоляционного материала.
Решения проблем неисправностей каталитического нейтрализатора
Чтобы каталитический нейтрализатор хорошо исполнял свои функции, системы зажигания и топливные системы, установленные производителем, должны быть исправны. В неё входит правильное включение мотора без ошибок в части зажигания и неправильных соединений в первой и второй системе. Этот контрольный список включает в себя точки, пробки, конденсатор, или распределитель зажигания, катушки, свечи зажигания, шнуры и все относительные датчики ECM. Топливная система должна иметь надлежащее давление и регулировку карбюратора или топлива, систему впрыскивания топлива, где воздушно-топливная смесь не должна быть слишком плотной или разреженной. Правильно настроенный и приуроченный двигатель не нарушит работу каталитического нейтрализатора.
Литература:
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Каталитический_конвертер — Свободная энциклопедия Википедия.
- http://www.autoopt.ru/articles/products/3842850/ — Авто Альянс
- https://www.zr.ru/content/articles/905991-kataliticheskij-nejtralizator/ — Зарулем.рф
