Каталитический нейтрализатор (катализатор) представляет значимый элемент конструкции автомобиля. Фактически имеет место химический преобразователь, выступающий неотъемлемой частью современных машин. Поскольку аппарат тесно связан с конструкцией двигателя и электроникой, рассмотрение функции устройства видится очевидным моментом. Поэтому сделаем краткий обзор системы с целью получения необходимых сведений, явно актуальных для практики эксплуатации машин.
СТРУКТУРА СТАТЬИ :
Каталитический нейтрализатор (катализатор) + предназначение
Роль катализатора в части эксплуатации машин очевидна — это снижение вредных выбросов в процессе работы бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания. Момент продукта сгорания топливно-воздушной смеси неизбежно сопровождается образованием, опасных и вредных для людей и окружающей среды газов:
- окиси углерода (CO),
- углеводорода (HC),
- окиси и двуокиси азота (NO, NO2).
Список представляет три наиболее опасных и вредных газа, на которые распространяются правовые нормы выбросов транспортных средств, а с целью снижения выбросов такого рода в конструкцию машин включен катализатор. Автомобили нового поколения, как правило, оснащаются «трёхходовыми» (тройными) катализаторами.
Термин «трёхходовой» имеет прямое отношение к процессу восстановления молекул отмеченных выше газов. Если рассматривать графически конструктивное представление внутренностей катализатора, можно отметить, что аппарат разделён на две части и содержит два керамических элемента, которые именуются:
- Восстановитель.
- Окислитель.
Оба элемента имеют керамическую (металлическую) структуру с покрытием драгоценными металлами, которые обладают выраженными каталитическими свойствами:
- платина,
- родий,
- палладий.
Каталитический нейтрализатор (катализатор) особенности системы
Значимой проблемой в деле проектирования катализатора видится создание максимально возможной структуры поверхности, которая в процессе эксплуатации устройства контактирует с выхлопными газами. К тому же приходится учитывать требования по минимальному количеству материала катализатора, иначе конструкция получается очень дорогой.
Первая часть каталитического нейтрализатора (катализатора) представлена восстановительным элементом. Эта часть аппарата покрывается тонким слоем металлов — платины и родия, с целью снижения выбросов окиси и двуокиси азота. По факту вступления газов в контакт с первой частью аппарата, атом азота отделяется от молекул NO и NO2 и задерживается. При этом высвобождаются атомы кислорода, которые проходят через вторую часть каталитического нейтрализатора.
Вторым элементом аппарата активируется процесс восстановления несгоревших углеводородов HC и монооксида углерода CO. Объём этих газов существенно уменьшается в процессе горения и окисления после контакта с материалами катализатора — платиной и палладием. Проходит химическая реакция монооксида углерода (CO) и углеводородов (HC) с кислородом, поступающим из первой части устройства.
Процесс связывания оксида углерода с кислородом приводит к образованию диоксида углерода (СО2). Связкой углеводородов с кислородом образуется углекислый газ и вода. Дизельные двигатели машин традиционно имеют только секцию окисления в конструкции катализатора. Каталитический нейтрализатор обычно располагается в передней части выхлопной системы под полом салона автомобиля.
Современные конструктивные решения размещения
Однако современная практика проектирования автомобилей показывает – каталитические нейтрализаторы всё чаще смещаются в сторону двигателя. Практикой отмечено, что аппарат не работает эффективно, если не прогрет до рабочей температуры не менее 200°C.
Это единственная причина, заставляющая конструкторов машин прибегать к разработке конкретных форм катализаторов под монтаж в труднодоступных местах выпускного коллектора автомобильного двигателя (рисунок ниже). Но именно таким способом пока что решается задача быстрого прогрева катализатора.
По сути, срок службы каталитических нейтрализаторов должен соответствовать сроку службы автомобиля. Однако реально это редкость. Производители таких аппаратов гарантируют срок службы не более чем на пятьдесят тысяч километров пробега. Аппараты с керамической структурой быстро утрачивают эффективность по причине ударных нагрузок, вызванных неровностями автомобильных дорог.
Другой причиной быстрого выхода из строя устройства очистки выхлопных газов является неправильная работа двигателя. Так, если имеет место перегрев мотора, этот момент сказывается и приводит к растрескиванию структуры керамических автомобильных катализаторов.
При таком исходе устройство частично продолжает действовать, но в процессе езды слышен звук перекатывающихся камней внутри пустой металлической кастрюли. Дальнейшее разложение структуры на более мелкие куски приводит к блокировке оттока выхлопных газов. Учитывая необходимость достижения аппаратом рабочей температуры, могут иметь место проблемы засорения несгоревшим топливом.
Причины для полной замены аппарата нейтрализации
Кроме отмеченного выше, когда двигатель автомобиля не функционирует должным образом по ряду причин, выбрасываемая из камеры сгорания несгоревшая топливная смесь осаждается на стенках каналов катализатора.
Тем самым становится актуальной проблема засорения. Такие явления чаще всего характерны для конструкций машин, оснащённых дизельным мотором. Как отмечают техники-профессионалы, такая проблема, однако, нередко снимается преодолением значительных расстояний пути на проблемной машине, но без груза.
Что касается бензиновых автомобильных моторов, опять же техники-профессионалы рекомендуют использовать здесь только неэтилированный бензин в качестве топлива. Причиной констатируется тот факт, что в других случаях с применением топлива имеет место отложение свинца на стенках катализатора.
Свинцовые наросты, представляющие отложения на стенках каталитического нейтрализатора, в конечном итоге приводят к полной блокировке проходных каналов. Очистка каналов от скопившегося свинца невозможна по причине высокой температуры плавления этого металла. Здесь уже спасает только замена каталитического нейтрализатора (катализатора).
При помощи информации: MDPI
