Катализ

Практическое применение катализатора на автомобиле

Любой современный автомобиль с бензиновым и дизельным двигателем оснащается системой очистки токсичных газов — катализаторами.

Устанавливается катализатор непосредственно после приемной трубы или соединяется через разветвленные трубы к головке блока цилиндров и называется такая конструкция катколлектором. Второй способ наиболее чаще стал применяться на автомобилях, так как происходит ускоренный нагрев элементов катализатора. После катализатора на автомобилях, принадлежащих к экологическим нормам Евро-3, Евро-4 и Евро-5 устанавливается датчик кислорода, который выполняет функции диагностические. Иными словами, диагностируемый датчик кислорода выполняет контроль эффективности работы катализатора и в случае превышения норм выхлопа загорается на панели приборов ошибка, сообщающая о критической работе катализатора. В этом случае необходимо проверить параметры работы двигателя и установить причину превышения норм допустимого выхлопа токсичных газов.

Ресурс катализатора составляет ориентировочно от 100000 до 200000 километров пробега, но если двигатель на этом этапе работал без пропусков воспламенения в цилиндрах или их было незначительное число раз, то функционирование достигает и до 500000 км.

Как уберечь катализатор от повреждений и раннего износа?

Для этого необходимо знать причины, вызывающие ранний износ или его повреждение

Прежде всего необходимо обращать внимание к качеству заливаемого в бензобак топлива. В случае некачественного топлива, насыщенного искусственно ферритами, марганцем и другими инородными веществами, включая водяной конденсат, происходит засорение микроканалов, что приводит к противодавлению в выхлопной системе

Обратный отскок выхлопных газов значительно нарушает работу газораспределительного механизма и в силу поступления в впускной тракт горячих отработанных газов усиливает износ поршневой группы и клапанов. Такое явление на некоторых типах автомобилей учитывается и устанавливается специальное устройство, называемое рециркулятором.

В бензиновых двигателях может быть внутренняя система рециркуляции и внешняя. Внутренняя система проектируется таким образом, чтобы выпускной клапан оставался некоторое время открытым в то время, когда уже открылся впускной клапан. Такое положение клапанов называют «перекрытием», обеспечивающей внутреннюю рециркуляцию газов и не требующей дополнительных компонентов. Внешняя работает с дополнительным компонентом, называемым клапан рециркуляции (EGR).

Благодаря системе рециркуляции отработанные газы, попадающие обратно во впускную систему, охлаждаются, что снижает расход топлива и количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.

Следующим фактором, влияющим на износ катализатора, является неисправность двигателя. Несбалансированная работа двигателя влечет к изменению топливоподачи. Топливо в значительном количестве начинает поступать в катализатор, забивая микроканалы и эффективность его резко падает. И, наоборот, если в систему поступает слишком мало топлива, бедная смесь, то катализатор начинает сильно греться, вызывая очень высокую температуру (выше 800 градусов), вследствие чего элементы с драгметаллом начинают плавиться. И в том, и в другом случае дорогостоящий катализатор подлежит замене, так как ремонту он не пригоден.

Механические удары также могут быть причиной раннего износа катализатора, так как в образовавшуюся трещину начинает поступать воздух вызывая перегрев и проникновение инородных частиц, забивающих микроканалы, препятствующих прохождению отработанных газов.

Катализатор является частью выхлопной системы двигателя и соответственно его неисправность отражается на работе мотора. В основном неисправность катализатора выражается в его разрушении (на основе керамики) или оплавлении (на металлической основе), а также в засорении микроканалов. Если катализатор начал плохо пропускать отработанные газы, то это отразится на работе двигателя:

• трудный продолжительный запуск;
• заводится и глохнет;
• падает тяговая характеристика;
• увеличивается расход топлива;
• возникает неприятный запах, напоминающий сероводород;
• при разгоне возникают провалы;
• горит аварийная лампа неисправности двигателя.

Механизм крекинга

Наиболее вероятным механизмом каталитического крекинга углеводородов считается карбоний-ионный. Активация молекул углеводородов различного класса может проходить как на бренстедовских, так и на льюисовских кислотных центрах катализатора. Предполагают, что активация олефинов осуществляется на бренстедовских кислотных центрах, а парафины, циклопарафины и алкилароматические углеводороды могут активироваться на обоих типах кислотных центров.

Важную роль в каталитическом крекинге играет процесс перераспределения водорода, который в значительной степени формирует химический состав бензина каталитического крекинга (БКК) и, следовательно, определяет его октановое число. Существует мнение, что высокое содержание редкоземельных элементов в цеолитном катализаторе отрицательно влияет на октановые характеристики БКК.

Как выбить катализатор

Перед водителем стоит главная задача: как выбить катализатор. Безусловно, такая постановка вопроса некорректна. При неисправном состоянии катализатора его следует поменять на новый. Но непреодолимое желание сэкономить заставляет идти на необдуманные поступки, которые, в лучшем случае, заканчиваются правильной работой катализатора. В худшем – грозят штрафом за загрязнение окружающей среды и выведением из строя не только катализатора, но и всей выхлопной системы.

Почему такая постановка вопроса некорректна? Потому что «выбивание» катализатора предполагает вмешательство в его конструкцию механическим путем. Нарушение целостности может привести к еще более тяжким последствиям. Очистить наполнитель от вредных веществ и окалины механически можно только при незначительном засорении блока. А после пробега более 170 тысяч километров, сделать это будет весьма затруднительно с гарантией сохранения эксплуатационных качеств катализатора.

Процесс выбивания катализатора

Если маниакальная бережливость заставляет идти на такого рода риски, то можно воспользоваться пробойником или любым другим инструментом, способным соскоблить и отсечь с поверхности ненужные выбросы. К примеру, расколоть твердую массу зубилом. Но после увеличения расхода топлива, ухудшения акустических качеств выхлопной системы и ее ускоренного износа пеняйте на себя.

Перед выбиванием следует отвернуть крепежные гайки. Но так как катализатор подвержен самым высоким температурам в выхлопной системе, крепежные элементы зачастую пригорают и резьбовые соединения не поддаются раскрутке, что уже осложняет качественный ремонт. Для демонтажа приходится разрезать или распиливать блок. Если все же удалось справиться с гайками, прикрепленными к трубе резонатора с одной стороны и к приемной трубе – с другой, то можно приступить к выбиванию катализатора после его вынимания из-под автомобиля.

Удаление катализатора

Хоть и происходит нарушение всех требований надлежащего ремонта, не стоит забывать о правилах безопасной работы с инструментами. Перед демонтажем следует убедиться в том, что катализатор остыл после окончания работы мотора.

Также можете посмотреть видео про выбивание катализатора:

Виды катализаторов

По своему назначению нейтрализатор может быть двух- или трехкомпонентным.

1. В первом случае он выполняет относительно простые функции окисления (дожигания) угарного газа и углеводородов до образования воды и двуокиси углерода.
2. Во втором – добавляется сложная способность устройства работать с окислами азота. Особенно много их образуется в современных дизельных и бензиновых моторах, в силу повышения экономичности, которых конструкторам приходится использовать обеднённые и бедные смеси на впуске.

Трёхкомпонентые катализаторы, а именно такие чаще всего применяются, в свою очередь, могут отличаться по конструктивному признаку, изготавливаясь на базе керамических или металлических сотовых изделий.

Керамические относительно дешевле, но не обладают высокой механической прочностью и долговечностью, склонны к растрескиванию и разрушению, не терпят ударов при наезде на препятствия.

Металлические конструктивы обладают достаточной упругостью, поэтому лучше держат внешние и внутренние удары. Внутренние могут возникать при аномальных процессах горения и разрушительно воздействовать на тонкую сотовую начинку, где, как уже упоминалось, обычно нанесены такие непростые вещества, как платина, палладий и родий.

Но даже металл не спасает от предательского попадания на тонкие соты посторонних веществ из двигателя в виде компонент контрафактных рабочих жидкостей, слишком богатой смеси или всевозможных соединений кремния.

Катализаторы отличаются и по способу их установки. Раньше они располагались в виде врезок выхлопной трубы, подобно глушителям и резонаторам. Но оказалось, что так их очень трудно и затратно прогревать до рабочей температуры, при которой начинаются каталитические реакции.

Поэтому сейчас нейтрализаторы ставят непосредственно за выпускным коллектором, максимально близко к точке выхода раскалённых выхлопных газов. Уже не надо долго ждать выхода прибора на режим, меньше загрязняются кислородные датчики и сокращаются расходы топлива на поддержание температуры.

Каталитические системы на основе катализаторов

Современные промышленные каталитические смеси состоят из нескольких компонентов:

• непосредственно катализатор;
• активатор (промотор);
• носитель.

Промотор

Добавление промоторов к каталитическому соединению улучшает следующие свойства последних: активность, избирательность и стабильность в системе. Сам по себе промотор может являться соединением, которое не участвует в протекающем процессе. По своему назначению активаторы подразделяются на две большие группы:

• промоторы, предотвращающие процессы, негативно влияющие на каталитическое соединение;
• промоторы увеличивающие каталитическую активность вещества, ускоряющего реакцию.

Также промоторы подразделены на две большие группы структурообразующие (инертные соединения, предотвращающие слипание частиц) и активирующие (изменяют электронную конфигурацию каталитического соединения в активную фазу катализа).

Признаки неисправности катализатора автомобиля

Как узнать, что катализатор выхлопной системы автомобиля пришел в негодность?

1. На приборной панели светится индикатор «Check Engin». Он загорается, если система обнаруживает какую-либо ошибку двигателя. В данной ситуации это происходит из-за неправильных показателей датчика лямбда-зонда. Чтобы удостовериться, что причина неисправности — катализатор, необходимо продиагностировать его при помощи сканера.
2. Падает мощность авто. Если катализатор в автомобиле не в порядке, авто будет троить, дергаться, тяга снизится. Происходит это потому, что снизилась пропускная способность нейтрализатора. Ведь соты частично разрушены, произошло их запекание, засорился проход отработанных газов. Все это приводит к тому, что двигатель «не дышит».
3. Посторонние звуки под днищем. Слышите стуки, которые возникают на повышенных оборотах либо когда заводите машину? Обычно это случается, когда керамические соты начинают разрушаться. Отвалившиеся частички ударяются о стенки катализатора, ведь на них действует газовый поток, а также центробежные силы.
4. Слабый либо ровный напор газов, поступающих из глушителя. Если катализатор в автомобиле работает нормально, то, подставив ладонь к трубе выхлопа, вы почувствуете, что выходящий поток газов пульсирует. Происходит это потому, что выпускные клапаны работают по очереди. Заметили, что поток газов слабый либо пульсация отсутствует? Значит, соты нейтрализатора разрушены.

Автомобильный катализатор: что это

Каталитический нейтрализатор – элемент выхлопной системы мотора, предназначенный для очистки отработанных газов перед их выбросом в атмосферу. Необходимость разработки данного узла автомобильного мотора возникла в 60-х годах прошлого века, когда мировое сообщество озаботилось состоянием экологии на планете. В то время уровень выбросов из выхлопных труб автомобилей не был установлен на законодательном уровне.

Катализатор предназначен для нейтрализации вредных выхлопов автомобиля и является частью выхлопной системы авто

Первые стандарты содержания токсичных продуктов в выбросах автомобилей были введены в 1970-м году. Автопроизводителей обязали оснащать машины устройствами, снижающими объёмы угарного газа и продуктов сгорания углеводородов. С 1975 года каталитический нейтрализатор стал обязательной деталью всех сходящих с конвейера автомобилей.

Производители устанавливают на автомобили три вида катализаторов:

1. Керамические – используют механический способ очистки выхлопных газов. Состоят из керамических пластин, покрытых драгметаллами. Максимальный ресурс работы этого вида – 100 тысяч километров. Однако при плохом качестве топлива его замена требуется уже после 70–80 тысяч километров пробега.
2. Металлические – их начинка состоит из металлических сот, обладающих повышенной упругостью. Конструкция таких деталей надёжная и более прочная, по сравнению с керамическими катализаторами.
3. Спортивные – самые надёжные модели, но при этом имеющие высокую стоимость. Изготовлены из металла, но обладают большей пропускной способностью, нежели два предыдущих варианта.

Принцип работы катализатора и схема устройства

Работа автомобильного катализатора основана на применении веществ, ускоряющих горение нереализованного топлива в цилиндрах, тем самым, снижая до минимума выделение вредных веществ в атмосферу.

Огромное количество машин использует двигатель внутреннего сгорания, выхлоп которых представляет токсичные газы: оксид азота, монооксид углерода и несгорающие компоненты топлива. В целях сохранения экологически чистого воздуха в окружающей среде ученые разработали устройство, способное за 0,1 секунды выделить в токсичном газе вредные вещества и нейтрализовать их, не создавая при этом разрушительных воздействий двигателю. Катализатор (или каталитический конвертор, или нейтрализатор) переработав токсичные газы выделяет пары воды и кислород, углекислый газ.

Чтобы понять, как работает катализатор, необходимо увидеть его структуру внутри корпуса. Если разрезать верхнюю часть корпуса катализатора, то под нержавеющей крышкой конструкция представит собой два керамических блока, каждая из которых состоит из большого количества каналов (от 1000 до 3000).

С торцов блоки покрыты драгоценным металлом. Платина и родий на первом блоке, платина и палладий на втором, при этом первый является восстанавливающим, уменьшающим выбросы оксида азота, а второй окислительный. Окислительный катализатор (блок) уменьшает количество несгоревшего топлива и окиси углерода. Процесс происходит при высоких температурах, достигающих 750 градусов по шкале Цельсия.

Совместное использование драгметаллов обеспечивают реагирование с токсичными газами и производить на выходе из глушителя автомобиля безопасные продукты горения. Используемые драгметаллы (платина, родий, палладий) не подаются коррозии, но по ценовой политике – это самые дорогие материалы, используемые в катализаторах. В среднем, производителям катализаторов драгметаллы обходятся за 1 кг в 50000 долларов, но цена окупается прежде всего получением экологически чистых газов на выхлопе.

Чтобы максимально увеличить поверхность контакта металла с газами и была разработана система микроканалов, которые обеспечивают общую площадь металлов примерно равную площади футбольного поля.

Отработанный газ из цилиндров устремляется с огромной скоростью в каталитический нейтрализатор и в первую очередь проходит через соты (каналы) первого блока (восстанавливающий) платиново-родиевым покрытием. Молекулы платины, родия и оксида азота вступают в химическую реакцию. Эти металлы притягивают к себе молекулы кислорода, а свободные атомы азота взаимодействуют между собой. Результат – оксид азота превращается в кислород и азот, которые вместе составляют 99% того газа чем мы дышим.

Далее газы поступают во второй блок (окислительный), через тысячи микроканалов, покрытых платиной и палладием. Эти драгметаллы притягивают кислород. Высокие температуры заставляют объединяться монооксиду углерода с еще одной молекулой кислорода и, в результате наступает преобразование токсичного газа в углекислый газ – газ, из которого состоит обычная питьевая газировка.

Помимо этого, еще есть молекулы негорючих веществ. Экстремально высокие температуры заставляют их рекомбинировать с молекулами кислорода. В результате, еще вырабатывается больше углекислого газа и вода.

Схема химических реакций, протекающих в блоках выглядят следующим образом:

• CH+O₂ -> CO₂+H₂O;
• NO+CO -> N₂+CO₂;
• CO+O₂ -> CO₂;
• NO+H₂ -> N₂+H₂O.

Таким образом, реализация в катализаторах ускорителей в виде драгметаллов позволяет получить химические реакции, нейтрализующие токсичные, вредные вещества CO, CH_x и NO_x с получением на выходе безвредной воды H₂O, азота N₂ и углекислого газа CO₂.

От чего в нейтрализаторе возникают неполадки

Ресурс любого устройства ограничен, поэтому рано или поздно он будет исчерпан. В этом случае катализатор из металла не является исключением. Изделие, подверженное постоянной эксплуатации при несоблюдении ее норм, обречено на поломку. Обычно катализатор выходит из строя по множеству причин:

• Задержки при запуске двигателя;
• Повышенный расход топлива;
• Резкая потеря тяги при больших оборотах;
• Возникновение в выхлопной системе звуков, которых ранее не было.

Если обнаружены такие проблемы, то это свидетельствует о том, что катализатор пришел в негодность. Устройство не ремонтопригодно, поэтому его нужно заменять на новый компонент, который довольно дорогой. Новый блок стоит от 130 тыс. руб.

Что ценного в катализаторах

К сожалению, ценного там оказалось много. В роли катализаторов пришлось применить благородные металлы, наиболее подходящие для этой цели.

Дошло до того, что самым дешёвым из них оказалось золото, но чаще приходится использовать платину, палладий и родий. Многим известно, что эти элементы существенно дороже всем понятного золота.

Одновременно с применением столь недешёвых компонент потребовалось создать геометрически непростую структуру, обеспечивающую контактирование каталитического вещества со всем объёмом выпускаемого цилиндрами газа. Это мельчайшие керамические или металлические соты, сквозь которые и продувается весь поток выхлопа.

В результате автомобиль приобрёл сложное, массивное и дорогое устройство в виде металлического корпуса, высокотехнологичной начинки, да ещё и обрамлённое контрольными датчиками с двух сторон, непрерывно следящими за его сохранностью и правильной работой.

Экологичность даром не даётся. Да и на этом прогресс не остановился, дальнейшее ужесточение требований законодателей продолжает влиять на появление дополнительных систем очистки выхлопа.

Где удалить катализатор

Автовладельцы часто сталкиваются с вопросом: где удалить катализатор — в специализированном сервисном центре или выполнить все работы самостоятельно? Рассказываем, как это выглядит в первом и во втором случае, а вам останется выбрать, какой способ лучше и где вырезать катализатор именно вам.

Удаление катализатора своими руками

В условиях гаража или небольшой мастерской можно выполнить удаление катализатора своими руками. Но вначале определите, какой именно катализатор установлен в выхлопной системе вашего автомобиля. Одни встроены в выхлопной тракт непосредственно под днищем, другие располагаются в выхлопном коллекторе.

В первом случае, если вы решили удалить катализатор своими руками, снять деталь можно с меньшими усилиями, особенно, если производитель закрепил ее обычными болтами. Если же болтов нет или открутить их нет возможности, поможет только болгарка.

Во втором случае следует предварительно демонтировать выхлопной коллектор, а это займет время. Кстати, стоимость удаления катализатора в мастерской тоже будет зависеть от особенностей монтажа.

Удаление катализатора в мастерской

На станциях техобслуживания процедура выглядит несколько иначе. В первую очередь там выполнят диагностику выхлопной системы, чтобы на 100 % определить, стоит ли вырезать катализатор или, возможно, виновник неприятных запахов и снижения тяги вовсе не он. Самостоятельно причину поломки определить сложно.

Один из способов — демонтируют часть выхлопной системы, включая нейтрализатор, и изымают содержимое катализатора. Обычно для этого делают несколько отверстий диаметром от 20 мм с помощью перфоратора. У такого способа есть недостатки: отверстия достаточно быстро снова забиваются. Но есть и положительные моменты, так как не придется резать металл и заниматься сваркой.

Второй способ заключается в том, чтобы разрезать катализатор по длине или ширине, а затем тщательно очистить его внутренности — убрать ячейки, на поверхности которых происходит химическая реакция. После этого вваривают внутрь корпуса катализатора пламегаситель и приваривают срезанную часть на место. Этот способ подходит для катколлекторов. Если катализатор расположен снизу автомобиля, то корпус катализатора вырезается и вместо него ставится пламегаситель или стронгер.

Если не вваривать пламегаситель, то с высокой вероятностью появляются паразитные вихревые потоки. Из-за них водитель будет слышать шум при работе силовой установки, а сама она будет перегреваться. Чтобы этого не случилось, ставят пламегаситель — он снизит интенсивность выхлопных потоков и у мотора будет более ровный звук.

Теоретическая часть

Устройство автомобильного катализатора

Выхлопной газ, выходящий из цилиндров силового агрегата состоит из многих элементов, выделившихся в результате химической реакции, которой и является горение. Некоторые из этих элементов вполне безвредны, а вот такие как окись углерода (СО), углеводороды (СН) и оксиды азота (NO и NO2) являются достаточно опасными. Чтобы уменьшить их содержание в выхлопе двигателя, ученые решили эти химические соединения еще раз подвергнуть хим. реакции. Для этого им пришлось использовать дорогостоящие металлы — платиноиридиевый сплав, палладий, родий. Вступая с ними в реакцию, вредные химические элементы окисляются, из-за чего после реакции на выходе получаются углекислый газ (CO2) и азот (N2) – вещества вполне безвредные. Конечно, полностью ядовитые элементы катализатор удалить не способен, но значительно уменьшить их – вполне.

Даже стандарты ЕВРО, постоянно ожесточающиеся, подразумевают определенное наличие опасных веществ, которые автомобили не должны превышать. В некоторых странах за экологией следят очень серьезно, поэтому авто, не соответствующие определенным нормам ЕВРО, и не оснащенные катализаторами, продавать и использовать запрещено.

Несколько слов о металлах, которые выступают нейтрализаторами. Они отличаются по химической реакции с вредными веществами. Так, палладий и сплав на основе платины являются окислительными, то есть, при вступлении в реакцию с вредными веществами, они их окисляют, разделяя на безвредные вещества.

Родий же является нейтрализатором восстановительным. Он при реакции оксиды азота восстанавливает до обычного безвредного азота.

На деле все происходит так: выхлопные газы и выпускного коллектора подаются в емкость, где находится специальная бобина с нейтрализующим металлом, проходя через которую, часть вредных веществ химически нейтрализуется, а затем уже выхлопной газ идет дальше – в резонатор и глушитель.

Сейчас все чаще применяются все три металла в одном катализаторе на авто – для улучшенной очистки отработанных газов. То есть, внутри катализатора размещаются одна за другой три бобины, каждая со своим металлом.

Как купить новый катализатор дешевле?

Не все знают, что даже в старом и разрушенном катализаторе содержатся драгоценные металлы, которые невозможно извлечь самостоятельно без специального оборудования. Зато существует много компаний, занимающихся приемом б/у катализаторов.

Для автовладельцев самой большой проблемой может оказаться не поломка катализатора, а ответ на вопрос, как правильно сдать старый катализатор.

Компания Sdaykat предлагает честный расчет. Вы оставляете заявку на проведение первоначального анализа катализатора, назначая время и место, в котором вам удобно встретиться с нашим специалистом с мобильной лабораторией. Ожидаете 15 минут, пока проводится анализ, по итогам которого вы узнаете, сколько стоит ваш старый катализатор. Деньги вы получаете в тот же день и можете вложить их на покупку нового катализатора.

Такая процедура не отнимет много времени, но оставит вам дополнительный доход от, казалось бы, неприятной поломки катализатора.

Принцип действия автомобильного катализатора и их виды

Во время работы двигателя внутреннего сгорания вместе с выхлопными газами в атмосферу попадают как безопасные вещества, такие как азот (N₂), вода (H₂O) и углекислый газ (CO₂), так и наносящие вред природе: углеводороды (CH_x), оксиды азота (NO_x), окись углерода (CO) и другие соединения. Углеводороды и оксида азота являются основными компонентами смога.

Основной принцип действия каталитического нейтрализатора основан на химических реакциях и в зависимости от их типа катализаторы делят на два вида — окислительные или восстанавливающие:

• В восстанавливающих катализаторах в основном применяются платина и родий, способствующие активному разложению оксидов азота на безопасные азот и кислород;
• В окислительных катализаторах обычно используются платина и палладий, реагирующие с не сгоревшими углеводородами и оксидами углерода.

Независимо от вида обе реакции протекают при высоких температурах — отработанные газы нагреваются до 500оС — 1000оС. Для эффективной работы устройства требуется не менее 300оС.

Разновидности каталитических конвертеров

Задача автомобильного катализатора — разложить вредные и токсичные соединения на простые и безопасные, или, наоборот, восстановить из токсичных веществ относительно безвредные соединения. Для понимания сути процессов без специальных познаний в области химии приведем несколько примеров основных протекающих в конвертере химических реакций:

• CO + O₂ = CO₂ (восстановление углекислого газа из угарного газа и кислорода);
• NO + CO = N₂ + CO₂ (преобразование оксидов азота и углерода в молекулярный азот и углекислый газ);
• NO₂ = N₂ + O₂ (разложение двуокиси азота на молекулярные азот и кислород);
• C_xH_y + O₂ = CO₂ + H₂O (окисление углеводородов с выделением углекислого газа и воды).

Каталитический конвертер

Обозначенные реакции в большей степени актуальны для бензиновых двигателей, в дизельных моторах их протекание затрудняется (особенно с участием оксидов азота) из-за более низкой температуры выхлопных газов. Поэтому для двигателей на «тяжелом» топливе была придумана более сложная выхлопная система со впрыском диамида угольной кислоты (мочевины) перед нейтрализатором. Эта технология известна как AdBlue и позволяет снизить количество оксидов азота в выхлопных газах дизельных автомобилей на 90%. Из минусов — сложнее устройство и дороже обслуживание выхлопной системы по сравнению с бензиновыми аналогами, а также необходимость в периодической заправке специального бака мочевиной.

Как устроен металлический катализатор

Металлическое устройство имеет форму цилиндра. Корпус изготовлен из прочного материала, защищающего от повреждения детали и деформации. Внутри корпуса размещается металлическая матрица, которая имеет множество камер в виде шахматной доски.

Основная особенность катализатора – это не только металлическая основа, но и совершенно уникальное покрытие, обеспечивающее ускоренную очистку выхлопа и качественное выполнение процедуры. Для покрытия используются ценные металлы, среди которых: платина, палладий, золото, медь, родий. Эти компоненты становятся тем самым фактором, который определяет высокую цену детали. Ценные металлы, которые есть в каталитическом покрытии, делают так, что даже после поломки можно продать металлический катализатор и получить определенную выгоду.

Требования к катализатору

Процесс FCC устанавливает ряд требований к параметрам катализатора:

• Активность, селективность и доступность: прежде всего, каталитические свойства для превращения крупных молекул исходного сырья в нужные молекулы;
• Стойкость к истиранию: частицы катализатора должны выдерживать удары друг о друга и стенки агрегата во время циркуляции;
• Гидротермическая стабильность: катализатор должен выдерживать температуру и парциальное давление пара в регенераторе;
• Толерантность к металлам: катализатор должен быть способен выдерживать действие ядов в (более тяжелом) исходном сырье;
• Селективность кокса: катализатор должен производить минимальное количество кокса при высокой активности крекинга, особенно при переработке более тяжелого сырья, такого как остатки;
• Флюидизируемость: компоненты катализатора должны быть доступны в форме, допускающей флюидизацию в регенераторе.

Устройство катализатора и его разновидности

Существуют три вида катализаторов, разделяющихся по принципу работы:

• Фильтрующий (катализатор дожигания)
• Химический
• Магнитно-стрикционный (МСК)

Катализатор дожигания, в свою очередь, делится на два типа:

– Керамический катализатор

– Металлический катализатор

Внутренняя структура катализатора представляет собой соты, выполненные из керамики или металла. По функциональности они идентичны, но катализатор из металла более надежен, тогда как керамические соты довольно хрупки. Стоит металлический катализатор дороже керамического.

На соты наносится тонкий слой платино-иридиевого сплава, который и обеспечивает окисление выхлопных газов. Платина и иридий – дорогие металлы, отсюда такая высокая стоимость катализатора.

Сам катализатор помещается в корпус из нержавеющей стали.

Двусторонние

Устройство катализатора выхлопных газов двустороннего типа позволяет выполнять сразу несколько задач:

1. Запустить процесс окисления угарного газа в углекислый;
2. Окислить несгоревшие углеводороды (частично сгоревшее или несгоревшее топливо) в воду и углекислый газ благодаря реакции горения.

Такие катализаторы чаще всего применяются для дизельных двигателей.

Трехсторонние

Трехсторонний катализатор авто появился еще в 1981 году в целях снизить объемы вредных веществ, попадающих в атмосферу. Этот тип нейтрализатора позволяет выполнять более обширный спектр задач, а именно:

1. Превращать окиси азота в кислород и азот.
2. Окислять угарный газ в углекислый газ.
3. Окислять несгоревшие углеводороды в воду и углекислый газ.

Также существуют дизельные катализаторы и нейтрализаторы для моторов, работающих на бедных смесях.

Помимо этого катализаторы отличают по материалу, из которого изготавливается картридж устройства. Исходя из этого, выделяют:

Керамические нейтрализаторы

Это стандартные модели оснащенные конструкцией в виде сот. Сам керамический элемент в этом случае покрыт платиноиридиевым сплавом.

Если говорить о недостатках таких моделей, то практически все автолюбители выделяют хрупкость керамического устройства, которое достаточно ударить об камень, чтобы соты рассыпались. Также изделие может повредиться если на прогретом авто заехать в лужу, капли воды попавшие на раскаленный нейтрализатор приведут к его поломке.

Помимо этого соты могут распасться в случае неполадок в системе зажигания машины. Например, если топливо воспламеняется не сразу после запуска двигателя, а с небольшой задержкой. В этом случае несгоревшее топливо будет собираться в резервуаре выпускного тракта (то есть в катализаторе) и как только скопившийся бензин взорвется, все соты разрушатся.

Также в таких катализаторах накапливается керамическая пыль, которая попадает в камеру сгорания, а в некоторых случаях даже в цилиндры двигателя.

Единственное преимущество керамического нейтрализатора – это его низкая стоимость.

Металлические нейтрализаторы

Конструкция этого типа отличается повышенной надежностью и прочностью, благодаря чему такой катализатор может выдерживать механические нагрузки на протяжении довольно долгого времени. Соты, установленные в изделии, отличаются своей упругостью, добиться этого удалось благодаря их спиралевидной форме и металлу.

Однако, несмотря на надежность такого нейтрализатора, он также как и керамический «боится»:

• Некачественного или этилированного топлива.
• Масел или антифриза, которые попадают в камеру сгорания.
• Некачественных технических жидкостей для промывки систем, купленных «с рук» или от непроверенного производителя.
• Переобогащенных топливных смесей.
• Долгой работы на холостом ходу.

Спортивные

Такие катализаторы также выполнены из металла, однако их пропускная способность намного выше стандартных металлических и керамических изделий. Благодаря этому нейтрализаторы этого типа придают автомобилю дополнительную мощность (от 7% до 20%). Правда, такого результата можно достигнуть только при условии, что в машине установлена прямоточная система выхлопа. При этом катализаторы отвечают экологическим требованиям Евро 4 и 5.

Спортивные модели самые надежные, но их стоимость самая большая.

Исходя из такого большого количества недостатков стандартных моделей, и появились теории о том, что нейтрализаторы приносят больше вреда для самого автомобиля, нежели пользы для экологии. Однако избежать большинства неприятностей можно, если своевременно менять изделие. К слову, катализатор автомобильный ремонт не предполагает, поэтому вышедший из строя элемент необходимо менять.