Удаление катализатора

В чем заключается работа катализатора?

Термин «катализатор» пришёл из химии. Означает вещество, ускоряющее реакцию, не являющееся продуктом реакции. Бывает двух типов: катализатор восстановления, катализатор окисления.
В современных автомобилях используется трёхкомпонентный каталитический преобразователь, уменьшающий количество выбросов 3‐х самых вредных веществ, озвученных ранее.Первая стадия очистки — катализатор восстановления, снижает количество оксидов азота.Вторая стадия — катализатор окисления, снижает уровень несгоревших вредных веществ.Третью стадию выполняет компьютер, контролирующий поток выхлопов и использующая данные для эффективного управления впрыском топлива. Кислородный датчик, установленный ближе к двигателю, передает бортовому компьютеру объем кислорода в выхлопе. Который регулирует пропорцию воздуха к топливу, попадающего в двигатель. Такая модель позволяет удостовериться, что работа двигателя максимально эффективна, и в выхлопной системе остаётся достаточно кислорода для окисления не сгоревших веществ.
Каталитический нейтрализатор работает эффективно, но не достиг идеала. Самый большой недостатком: работа только при высокой температуре. В момент прогрева каталитический преобразователь практически бесполезен. Можно переместить бочку катализатора выше к двигателю, но газы будут более горячими, что приведет к перегреву, а это уменьшит срок работы нейтрализатора. Большинство производителей размещают каталитический преобразователь в районе правого переднего колеса — на достаточном расстоянии от двигателя, с возможностью поддержания необходимой безвредной температуры.

Для сокращения выбросов можно использовать предварительный нагрев каталитического нейтрализатора. Самое элементарное — использовать электрические нагреватели сопротивлений. Но большинство автомобилей (12-вольтные) не нагревают катализатор до необходимой температуры за короткое время. Гибридные автомобили (высоковольтные) справляются с этой задачей очень быстро. Дизельный двигатель работает при низкой температуре, вследствие чего катализатор не продуктивен. В связи с этим, ведущие проектировщики эко-автомобилей изобрели систему, использующую мочевину (карбамид). Мочевина реагируя с оксидом азота, выделяет азот и водяной пар, обезвреживая более 90% оксидов из выхлопа.

%rtb-4%

Удаление катализатора и шумность выхлопной системы

Плавно переходим к 100-процентным минусам удаления каталитического нейтрализатора. Первым здесь, пожалуй, стоит рассмотреть повышение шумности выхлопной системы. Самый плохой в этом плане исход получается тогда, когда «банка» катализатора разрезается болгаркой, содержимое удаляется, после чего внешняя оболочка просто сваривается.

Допустим, что ремонтом занимался сварщик от бога, и получилось даже герметично. Тем не менее, после такого «тюнинга» у выхлопной системы значительно повысится шумность. Более того, появится громкий и отчётливо слышимый звенящий звук. Это горячие и быстродвижущиеся отработавшие газы резонируют в опустевшей «банке» катализатора. Если машина со слабенькой шумоизоляцией, то этот звон будет донимать вас и в салоне во время езды.

Немного лучшим будет результат, если вместо варварски изъятой начинки катализатора в опустевшую «банку» вставить так называемый пламегаситель. Аналогичного «успеха» можно добиться, если отрезать деталь по трубам полностью, а на её место вварить полноценный пламегаситель. Помогает это решение благодаря тому, что выхлопные газы здесь частично охлаждаются, замедляются и рассеиваются. Бонусом идёт небольшое увеличение ресурса резонатора, в частности, и всей выхлопной системы, в общем.

Добиться такой же громкости и тональности звучания выхлопной системы, как положено, можно только путём установки нового катализатора. Никакие пламегасители или любой другой колхоз здесь не поможет. Более того, можно до ремонтироваться до того, что машина заметно потеряет в мощности и приёмистости, а также увеличится расход топлива. Вот так-то. Бывает и такое.

Решения для промышленности: каталитические методы очистки газовых выбросов

Известно несколько разновидностей каталитических методов очистки, отличающихся по механизму, природе используемых катализаторов и применяемых в зависимости от типа преобладающего вредного вещества в газовых выбросах производства: пиролюзитный, озонокаталитический, жидкостно-контактный и радикально-каталитический.

Для снижения выбросов в атмосферу вредных веществ, содержащихся в промышленных выбросах, например, металлургических производств, а это в основном NOx, могут быть использованы как первичные, так и вторичные меры.

Первичные меры направлены на предотвращение образования вредных веществ на этапе подготовки производства (использование новых современных технологий, переход на альтернативные расходные материалы и энергоносители), они достаточно эффективны, но весьма затратны.

Вторичные меры включает удаление вредных веществ путем очистки газовых выбросов, образующихся на различных стадиях производства. Использование этих мер не требует каких-либо структурных изменений и не влияет на ход принятого технологического процесса производства продукции.

При выборе подходящих мер, как правило обращают внимание на экологический и экономический аспект, то есть, будут ли инвестиционные затраты, связанные с сокращением выбросов вредных веществ, адекватны прибыли от производства. На рынке представлен широкий спектр оборудования, реализующего различные методы каталитической очистки газовых выбросов, которые позволяют эффективно уменьшить концентрацию выбрасываемых вредных веществ

В зависимости от объема производства и финансовых возможностей компании предприниматель должен решить, может ли он использовать вторичные меры – каталитические методы очистки газовых выбросов, или использовать первичные меры, при которых он будет использовать возобновляемые энергоресурсы и не столкнется с проблемой управления отходами.

Для минимизации концентрации вредных веществ в газовых выбросах могут быть использованы различные химические реакции, такие как абсорбция и адсорбция, а также каталитическое восстановление и каталитическое окисление.

Состав и принцип работы катализатора выхлопных газов

Из школьных уроков мы помним, что катализ – это что-то из области химической реакции, и поэтому термин «катализатор» подразумевает под собой какой-то прибор, необходимый для такого действия.

Мы не химики и оценить точность определения вряд ли сможем, но то, что автомобильный катализатор предназначен для очистки выхлопной смеси — факт, о котором сообщает сам производитель. А ему не принято не верить.

Несмотря на то, что европейские нормы выхлопов введены в России не так давно, первые катализаторы в автомобилях отпраздновали уже 40-летний юбилей. Упрощение до нынешнего названия произошло гораздо позже, а первое время именовалась эта штука конвертером, или каталитическим преобразователем. Сами понимаете, что не каждый работник автосервиса сможет сходу и без запинки выговорить такое.

Катализатор встраивается в выхлопную систему автомобиля, причём конкретное место установки выбирает сам производитель. Так, он может находиться и в коллекторе, и в основании выхлопной трубы, и в других её участках.

Есть два вида катализаторов: окислительный и восстанавливающий. Независимо от разделения, эти устройства, наверное, одни из самых дорогостоящих. Судите сами: основу их составляет структура из керамики, напоминающая пчелиные соты, покрытые металлами, которые простыми не назовёшь – платина, золото, палладий и иридий. Даже удивительно, куда смотрят жулики, оставляющие выхлопную систему автомашин, припаркованных во дворах, в покое?

Как бы то ни было, но подобное покрытие ячеек катализатора необходимо вовсе не для того, чтобы вытянуть деньги с автолюбителя. Дело в том, что драгоценные металлы эффективней очищают выхлопные газы, одновременно предоставляя большую площадь для очистки с минимальным ущербом для самого катализатора. Если исключить драгоценные металлы из сплава, то само устройство будет настолько недолговечным и подверженным негативному воздействию выхлопных газов, что менять его придётся несколько раз в течение одной небольшой поездки.

Опытным путем было установлено, что один катализатор вряд ли сможет работать эффективно, а потому на современных автомобилях их устанавливают в трех экземплярах. Они не дублируют друг друга, а делают узконаправленную работу, выполняя очистку от тех веществ, для которых предназначены.

Видео — что это такое автомобильный катализатор и как он работает:

Таким образом, выхлопные газы проходят вначале через восстановительный катализатор, внутри которого на молекулярном уровне идет расщепление поступающего вещества на кислород и азот. Этот процесс как раз и выполняют иридий и платина.

Когда работа проделана, в дело вступают окислительные катализаторы, производящие очистку поступивших веществ. Здесь уже совместно с платиной вступает в действие палладий, снижая количество окиси углерода и облегчая реакцию углекислого газа с кислородом.

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.

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.

Промывка катализатора автомобиля своими руками

Мастера СТО в один голос утверждают, что катализатор не подлежит ремонту, и единственный способ восстановления его работоспособности – это замена новым. Отремонтировать отработавший свой ресурс узел действительно невозможно. Стоит помнить, что данная деталь является расходной и рано или поздно подлежит замене.

Однако если катализатор просто забился, продлить срок его эксплуатации поможет очистка или промывка. Сделать это можно самостоятельно, не обращаясь к дорогостоящим специалистам.

Промывку катализатора каждый водитель может произвести своими силами

Чем и как промыть

С задачей промывки засорённого катализатора хорошо справляется жидкость для карбюраторов или этанол. Процедуру проводят в пластмассовой таре. Катализатор снимают с автомобиля, проверяют на предмет сильных повреждений и приступают к очистке.

Соты обильно поливают очищающей жидкостью, затем деталь заворачивают в несколько слоёв ткани и вертикально устанавливают в пластмассовую тару. Через 30 минут соты промывают струёй горячей воды.

После промывки водой катализатор продувают для проверки проходимости сот. Если воздух проходит с трудом, деталь снова поливают жидкостью и промывают водой. После полной очистки деталь хорошо продувают сжатым воздухом и тщательно просушивают мощным феном.

При критическом загрязнении процедуру приходится повторить 3–4 раза или воспользоваться более агрессивным средством. Для промывки берут керосин и разводят его в пропорции 4:1 растворителем 646 или ацетоном. В полученный раствор катализатор погружают на сутки, затем продувают или проводят описанную выше чистку аэрозолем для карбюраторов и промывку.

Видео: как прочистить пеной

Механическая очистка

Удалить загрязнения, скопившиеся на внешней стороне катализатора, можно мелкой наждачной бумагой. Наждачка поможет в случае несильного загрязнения детали. Удалять нагар нужно аккуратно, чтобы при излишнем трении не повредить соты. После чистки катализатор продувают струёй сжатого воздуха.

Для промывки и профилактического обслуживания катализаторов промышленность предлагает специальную жидкость, например, Hi-Gear HG3270. Её выливают в бензобак до заправки. Как только двигатель начинает работу, жидкость приступит к чистке катализатора. Скопившаяся сажа самостоятельно удалится через выхлопную трубу. Конечно, это не понравится экологам, но двигатель начнёт работать лучше.

Ценность автомобильного катализатора

Так как действие по очищению выхлопа в выхлопной системе транспортного средства зависит от такого устройства, как каталитический конвертер, стоит разобрать, что же способствует этому процессу.

Основой деятельности изделия является каталитический слой. Это специальный состав, содержание которого насчитывает наличие разнообразных ценных металлов:

• Золота;
• Платины;
• Палладия;
• Родия;
• Никеля;
• Меди и т.д.

Все эти элементы не вступают в реакцию, но являются основой ускорения очищения и повышения его качественности. В ходе непрерывной работы устройства процентный состав дорогостоящих компонентов постепенно уменьшается, что приводит к остановке нормальной работоспособности конвертера. Следствием прекращения деятельности устройства становится поступление неочищенных выхлопных газов в окружающую среду. Так как нейтрализатор ремонту не подлежит, рациональным решением будет продать катализатор в Москве, а вырученными средствами покрыть часть расходов на новое устройство. Компании по переработке вторсырья принимают отработанные катализаторы для извлечения ценных металлов и передачу их в рыночный оборот. Таким образом, реализовав ненужное устройство, вы сможете получить тройную выгоду:

• Утилизировать устройство без вреда для природы;
• Получить хорошее денежное вознаграждение;
• Снизить нагрузку на природные ресурсы в процессе добычи дорогостоящих компонентов, вернув в оборот элементы, содержащиеся в катализаторе.

Наша компания осуществляет приём катализаторов в Москве. Обратившись к нам, вы сможете удостовериться в качественности наших услуг и конкурентной ценовой политике. Мы работаем на постоянной основе не только с юридическими, но и физическими лицами, для которых реализация отработанных нейтрализаторов – отличный вариант для дополнительного заработка.

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.

Из чего состоит и как работает

Основа катализатора – керамические соты

Конструктивно каталитический нейтрализатор представляет собой выполненную в форме сот керамическую подложку, вставленную в металлический корпус и защищённую теплоизоляционными материалами. Мелкие ячейки прибора имеют специальное покрытие – рабочий состав. Покрывающий соты состав – это сплав платины, родия и палладия, драгоценных металлов, стоимость которых превосходит золото как минимум в два раза.

Сотовая конструкция катализатора увеличивает площадь соприкосновения токсичных газов с нейтрализующей их поверхностью. Остатки вредных веществ мгновенно догорают и не попадают в атмосферу.

Катализатор состоит из следующих деталей:

• Корпус с входным и выходным патрубками;
• Керамический блок с пористой структурой;
• Каталитический слой – напыление на ячейках керамического блока;
• Датчик (лямбда-зонд) – прибор, показывающий загрязнённость газов после очистки;
• Металлический кожух – выполняет функцию теплоизоляции и защищает корпус от механических повреждений.

Устройство катализатора в разрезе

Деталь устанавливают после выхлопной трубы двигателя или во фланце выпускного коллектора. Такое расположение необходимо для эффективной работы катализатора, поскольку нейтрализация токсических веществ возможна только при высоких температурах. Работа узла происходит следующим образом:

1. Выхлопные газы по входному патрубку направляются внутрь детали и попадают на керамический блок, заполняя ячейки.
2. Металлы-катализаторы окисляют несгоревшие углеводороды и угарный газ.
3. Восстановительный металл родий нейтрализует оксид азота и превращает его в безвредное вещество.
4. Через выходной патрубок в атмосферу выводится чистый газ.

В момент прогрева двигателя катализатор бездействует, и это является существенным недостатком разработанных на сегодняшний день моделей. Трудность организации правильной работы узла состоит в опасности его перегрева. Если расположить катализатор ближе к двигателю, срок работы резко уменьшится из-за систематического перегрева. Большинство автопроизводителей располагают деталь в области правого переднего колеса, где существует возможность поддержания температуры на оптимальном уровне.

Для чего скупают

Каталитический нейтрализатор – одна из деталей, продолжающих интересовать потребителя даже по окончании срока службы. В интернете всё чаще встречаются объявления о скупке автомобильных катализаторов многочисленными бизнесменами. Причина этому – содержание в детали напыления из драгоценных металлов.

Количество драгметаллов зависит от модели и массы катализатора. В среднем показатели следующие:

• Серебро – от 5,5 до 15 г;
• Палладий – от 0,05 до 4,95 г;
• Платина – от 0,1 до 1 гр.

Отработанные катализаторы скупают из-за содержания в них в малом количестве драгоценных металлов

Извлечение из деталей драгоценных металлов – технологически сложный и невыгодный в домашних условиях процесс. Сделать это можно только в больших объёмах с применением специального оборудования и реагентов.

Удаление катализатора и закон

В нашей стране законом запрещено изменять заводскую конструкцию выхлопной системы автомобиля. Предусмотрена и статья, и наказание. Но на момент написания этого материала всё это работает крайне неэффективно. Наличие и работоспособность катализаторов на дорогах никто не контролирует. Техосмотр не является обязательным. Соответственно, большинство даже не знают, что такой закон вообще существует. В западной части Европы к этому вопросу относятся более серьёзно. За токсичный выхлоп наказывают суммой, которая заметно превышает стоимость нового оригинального катализатора. Но это у них. А у нас…

Типы каталитических нейтрализаторов

Есть три разных типа автомобильных катализаторов. Первый тип — катализатор окисления. Он уменьшает вредные загрязнения, такие как угарный газ (CO) и углеводороды топлива (HC) в выхлопе. Одновременно часто используется вторичный впрыск воздуха. Однако катализатор окисления уменьшает только часть загрязняющих веществ.

Двухступенчатый

Второй тип — двуступенчатый каталитический нейтрализатор, который является более совершенным. Работает в два этапа. Есть два элемента, которые расположены один за другим.

Двусторонний (или «окислительный») каталитический нейтрализатор имеет две одновременные задачи:

1. Окисление оксида углерода до диоксида углерода:2CO + O₂ → 2CO₂.
2. Окисление углеводородов (несгоревшего и частично сгоревшего топлива) до диоксида углерода и воды:CxH₂x + 2 + O₂ → xCO₂ + (x + 1) H₂O (реакция горения).

Этот тип автомобильных катализаторов широко используется в дизельных двигателях для снижения выбросов углеводородов и окиси углерода. Они также использовались на бензиновых двигателях в автомобилях американского и канадского рынков до 1981 года. Из-за неспособности контролировать оксиды азота они были заменены трехступенчатыми нейтрализаторами.

Трёхступенчатый

Третий тип — это трёхступенчатый каталитический нейтрализатор. Начал использоваться с 1981 г. Он преобразовывает вредные газы, выходящие из двигателя, в безвредные.

Выхлопные газы двигателя содержат опасные вещества, которые наносят вред окружающей среде. К ним относятся оксиды азота, углеводороды и оксид углерода. Трехступенчатый катализатор превращает их в менее вредный диоксид углерода, воду и азот.

Три ступени очистки выхлопных газов выглядят так:

1. Восстановление оксидов азота до азота (N2):2 CO + 2 NO → 2 CO₂ + N₂углеводород + NO → CO₂ + H₂O + N₂2 H₂ + 2 NO → 2 H₂O + N₂;
2. Окисление угарного газа до углекислого газа:2 CO + O₂ → 2 CO₂;
3. Окисление несгоревших углеводородов (HC) до диоксида углерода и воды в дополнение к вышеуказанной реакции NO:углеводород + O₂ → H₂O + CO₂;

Эти три реакции происходят наиболее эффективно, когда катализатор получает выхлоп от двигателя, работающего немного выше стехиометрической точки. Для сжигания бензина это соотношение составляет от 14,6 до 14,8 частей воздуха на одну часть топлива. Эффективность преобразования очень быстро падает, когда двигатель работает вне этих пределов.

Трёхступенчатый конвертер является единственным устройством, которое уменьшает количество всех трёх загрязнителей за один раз. Такой способ очистки наиболее экономичный.

Большинство автопроизводителей используют в своих транспортных средствах именно трехступенчатые нейтрализаторы, которые соответствуют строгим нормам выбросов.

Решение для бензиновых двигателей

Виды

1. Ячеистые соты, на которые наносится катализирующий состав, могут быть выполнены из керамики. Такие нейтрализаторы в качестве катализатора используют тонкий слой из драгоценных редких металлов. Это самый дорогостоящий вид систем нейтрализации отработанных газов.
2. Менее дорогой вариант – ячеистые соты, выполненные методом пайки из тонкой металлической фольги с покрытием из одного из видов вышеназванных составов. Такая система более эффективна, ведь площадь ячеистых сот значительно больше, чем у керамических, а следовательно, способно обработать больший объем отработанных газов.

Разновидности автомобильных катализаторов

Все катализаторы выхлопной системы автомобиля подразделяются на следующие виды:

• Двусторонние

  В таком нейтрализаторе окисляется угарный газ до углекислого, а также топливо, которое не сгорело или не догорело, до воды и углекислого газа благодаря реакции горения. Обычно подобные нейтрализаторы двустороннего типа устанавливаются на машины с дизельными моторами.

• Трехсторонние

  Такой нейтрализатор был разработан еще в 1981 году. Главная его цель – уменьшить количество вредных веществ, которые попадают в окружающую среду. Нейтрализатор трехстороннего типа решает сразу несколько задач. Например, окисляет угарный газ в углекислый, а также углеводороды, которые не сгорели, в воду и углекислый газ. Также он способен перевести окиси азота в кислород и азот.

  Нейтрализаторы подразделяются на типы в зависимости от материала, из которого сделан картридж. Выделяют такие их виды:

• Керамические

  В данной модели установлена конструкция, напоминающая соты. Элемент нейтрализатора, сделанный из керамики, защищен платино-иридиевым сплавом. Какие минусы есть у керамического агрегата? Многие автовладельцы считают, что такое устройство слишком хрупкое. Например, соты испортятся, если во время езды произойдет удар нейтрализатора. Кроме того, если вы проедетесь на прогретом автомобиле по луже, то водяные капельки попадут на раскаленный нейтрализатор, и он придет в негодность. Внутри устройства скапливается керамическая пыль. Она проникает не только в камеру сгорания, но иногда и в цилиндры мотора. 

  Главное достоинство нейтрализатора, сделанного из керамики, – бюджетность.

• Металлические

  Конструкция таких устройств достаточно прочная и надежная. Металлический нейтрализатор не боится механических нагрузок. Сделанные из металла, по форме напоминающие спирали соты более упругие. Но даже у такого надежного металлического агрегата есть свои минусы:

• Нельзя использовать низкокачественное либо этилированное топливо.
• Масла и антифриз могут попасть в камеру сгорания.
• Можно использовать технические жидкости для промывки систем только от надежного изготовителя.
• К поломке может привести переобогащенная топливная смесь.
• Длительная работа двигателя на холостом ходу также может привести к неисправности.

Спортивные

Это металлические изделия с повышенной пропускной способностью по сравнению с обычными нейтрализаторами из металла или керамики. Спортивные катализаторы делают авто на 7–20 % мощнее, конечно, в том случае, если на транспортном средстве монтирована прямоточная система выхлопа. Спортивные нейтрализаторы соответствуют экологическим требованиям Евро 4 и 5. Такие модели обладают повышенной надежностью. Однако если вы собираетесь приобрести такой катализатор автомобиля, цена будет достаточно высокой.

История

Опытные образцы каталитического нейтрализатора были впервые разработаны во Франции в конце 19 века, когда на дорогах находилось всего несколько тысяч «нефтяных машин»; он состоял из инертного материала, покрытого платиной, иридием и палладием, запечатанного в двойной металлический цилиндр.

Спустя несколько десятилетий каталитический нейтрализатор был запатентован Юджином Гудри , французским инженером-механиком и экспертом по каталитической переработке нефти, который переехал в США в 1930 году. Когда были опубликованы результаты ранних исследований смога в Лос-Анджелесе, Гудри стал обеспокоен ролью выхлопных газов дымовых труб и автомобильных выхлопных газов в загрязнении воздуха и основал компанию под названием Oxy-Catalyst. Сначала Хоудри разработал каталитические преобразователи для дымовых труб, сокращенно называемые «кошками», а позже разработал каталитические преобразователи для складских вилочных погрузчиков, которые использовали неэтилированный бензин низкого качества. В середине 1950-х он начал исследования по разработке каталитических нейтрализаторов для бензиновых двигателей, используемых на автомобилях. За свою работу он был награжден патентом США 2 742 437 .

Широкого распространения каталитических нейтрализаторов не произошло до тех пор, пока более строгие правила контроля за выбросами не вынудили удалить из автомобильного бензина антидетонационный агент тетраэтилсвинец . Свинец является каталитическим ядом и может эффективно загрязнять каталитический нейтрализатор, покрывая его поверхность.

Каталитические нейтрализаторы были дополнительно разработаны рядом инженеров, включая Карла Д. Кейта , Джона Дж. Муни , Антонио Элеазара и Филиппа Мессина из Engelhard Corporation, создав в 1973 году первый серийный каталитический нейтрализатор.

Уильям С. Пфефферле разработал каталитическую камеру сгорания для газовых турбин в начале 1970-х годов, позволяющую сгорать без значительного образования оксидов азота и моноксида углерода.

Признаки убитого катализатора

Существует несколько косвенных признаков, указывающих на частичный или полный износ каталитического нейтрализатора:

• повысился уровень оксида углерода в выхлопных газах (но это надо замерять);
• снизилась мощность двигателя (тоже на глаз не очень-то определишь);
• повысился расход топлива;
• начали «плавать» обороты холостого хода;
• у выхлопных газов появился более резкий и ощутимый запах;
• повысился уровень шума выхлопной системы;
• стал появляться видимый дымок;
• на приборной панели горит индикатор Check Engine;
• катализатор «отходил» более 100 тысяч километров.

Стоит отметить, что отдельно практически ни один из этих признаков не позволяет точно установить факт серьёзного износа катализатора. Наиболее явный и гарантированный способ убедиться в этом — варварская разборка при помощи болгарки. Также в некоторых запущенных случаях можно увидеть износ, если просто снять катализатор. Он либо не просвечивается (забился наглухо или оплавился), либо его начинка высыпается наружу (осыпание).