Что такое автомобильный катализатор

Каталитический конвертер, также называемый автомобильным катализатором, — узел выхлопной системы, служащий для снижения токсичности выхлопа. Очистка достигается путем восстановления оксида азота и тщательного сжигания углеродных остатков. Процесс ускоряют вещества-катализаторы, нанесенные на мелкие соты внутри корпуса конвертера и не участвующие в реакции. Необходимы также доступ кислорода и тепло, сообщаемое выхлопной трубе отработанными газами.

Как функционирует автомобильный катализатор

Основную часть выхлопных газов составляют азот, водяной пар и углекислый газ. Помимо этих веществ, всегда присутствующих в воздухе, при сгорании топлива выделяются вредные компоненты:

• угарный газ (оксид углерода CO) — ядовитый, смертельно опасный в больших концентрациях газ без запаха и цвета;

• летучие органические соединения CHn — основная составляющая смога, парниковые газы;

• оксиды азота NOn — вредные для слизистой оболочки компоненты смога, причина кислотных дождей.

Задача катализатора — преобразовывать эти газы в менее вредные. Под воздействием температуры, воздуха и каталитических веществ они распадаются и восстанавливаются в виде азота, воды и углекислого газа. Реакции способствуют палладий, родий и платина в составе фильтров.

Наличие редких металлов обуславливает высокую цену катализаторов. Самая высокая стоимость — у конвертеров для японских и немецких автомобилей.

Устройство катализатора

Для достижения необходимой температуры (около 300 °C) каталитический конвертер крепится за приемной трубой или непосредственно на ней. В корпусе современных катализаторов расположены от 1 до 3 секций, по одной для каждого вида вредных веществ.

На конструкцию в виде сот или керамических бусин наносятся вещества, способствующие восстановлению и окислению. При взаимодействии с атомами родия и платины оксиды азота распадаются. Дожигание углеродных остатков происходит в присутствии платины и палладия.

Перед конвертером и после него установлены датчики кислорода (лямбда-зонды) для контроля оптимального соотношения смеси и управления его работой. Катализатор способен раскалиться докрасна, поэтому конструкция снабжена термоизоляционным экраном. Повышение температуры выше рекомендуемых значений ускоряет изнашивание катализатора из-за деформации сетки и нагорания на нее примесей.

Сажевые фильтры для дизельных двигателей работают несколько иначе ввиду более низкой температуры сжигания топлива. Для преобразования азотных соединений в выхлопную систему впрыскивается карбамид.

Уязвимым местом катализаторов являются соты. Из-за мелкого шага сетки они легко забиваются механическими примесями и накипью из присутствующих в топливе посторонних веществ. Катализаторам вредят также ударные нагрузки и попадание воды.

Неисправности автомобильного катализатора

Нагрев в процессе очистки приводит к термическому разрушению и окислению частей конвертера, поэтому важно не превышать рекомендуемое значение температуры. Керамические детали разрушаются от ударов и вибрации вследствие неровности дорожного покрытия, попадания посторонних предметов и неосторожной езды. При использовании некачественного топлива катализатор забивается парафином, серой и другими примесями. Износ поршня, направляющих клапанов, картера двигателя и прокладок блока цилиндров приводит к попаданию масла в выхлопную систему, что также способствует засорению катализатора. В свою очередь механическое разрушение сетки ведет к повышению износа цилиндров — мелкие твердые частицы проникают внутрь при продувке цилиндров. Выявить неисправность до полного выхода из строя можно по нескольким признакам:

1. иногда или постоянно пропадает тяга при высоких оборотах, ощущение как при езде с тяжелым грузом;

2. утром или после прогрева мотор хуже заводится, необходимы многократные попытки для срабатывания стартера;

3. тахометр останавливается на каком-то рубеже оборотов, дальнейшее нажатие на газ не дает их повышения;

4. появляется сообщение о возможных неисправностях двигателя (check engine):

5. постепенно возрастает расход топлива.

При появлении тревожных признаков можно выполнить проверку: завести мотор и прожать до конца педаль газа. Медленное увеличение оборотов и остановка на значении 2–3 тыс. может указывать на проблемы с катализатором. Также меняется состав выхлопных газов, что можно определить по запаху из трубы. Если машина заводится слишком долго и сразу глохнет при попытке повторно ее завести, конвертер испорчен окончательно — газы почти не выходят наружу.

Оптимальным решением при неисправности катализатора является его замена. Фирменный или универсальный катализатор подбирается по модели автомобиля. При покупке можно выбрать конвертер с более мелкой или более прочной сеткой сот. Использование нового или бывшего в употреблении исправного катализатора позволяет соблюдать экологические нормы и эксплуатировать двигатель с рекомендуемыми параметрами.