Технологическим прорывом в этой области можно считать появление каталитических нейтрализаторов. И хотя кое-какие наработки появилась еще в середине 50-х годов XX века, однако массовое распространение данная технология получила только в конце 70-х. Первоначально каталитический нейтрализатор был малоэффективным, а его стоимость была сравнима со стоимостью нового автомобиля. Со временем исходная конструкция катализатора была доработана, а большинство его недостатков было устранено. Это и позволило внедрить столь важное изобретение в выхлопную систему каждого вновь выпускаемого автомобиля.
В идеальных условиях двигатель должен эффективно сжигать все топливо, подаваемое в камеры сгорания. В таких идеальных условиях выхлоп будет состоять лишь из углекислого газа и водяного пара. К сожалению, даже современные моторы не идеальны. Топливо в моторе сгорает не полностью, а это приводит к образованию летучих органических соединений и различных окислов углерода. Такие химические соединения являются вредными. Так, окись углерода является причиной возникновения, так называемого, «парникового эффекта», а летучие органические соединения ядовиты для человека, так как могут спровоцировать появление раковых опухолей. Именно катализатор позволяет многократно снизить концентрацию вредных веществ в составе выхлопных газов автомобиля.
На сегодняшний день большинство стран регламентируют содержание вредных веществ, которые могут содержаться в выхлопе, жесткими экологическими нормами EURO.
Принцип работы катализатора выхлопных газов
Теперь давайте подробнее разберемся с принципом работы катализатора выхлопных газов.
Некоторые люди считают, что катализатор является разновидностью фильтра. Это в корне неверно. Согласно теории катализатор - это вещество, которое способствует ускорению химреакции, оставаясь при этом полностью нейтральным.
На сегодняшний день можно выделить 2 основных типа каталитических нейтрализаторов: катализатор уменьшения и катализатор окисления.
Оба варианта этих катализаторов состоят из керамической основы, выполненной в виде сот. Эти соты покрыты слоем металла, который и обладает каталитическими свойствами (платина, родий, палладий и т. д.). При этом форма керамической основы в форме сот выбрана не случайна. Именно такая форма позволяет обеспечить максимальную площадь контакта при прохождении выхлопа через катализатор. Керамическая основа с катализатором образуют, так называемый, блок-носитель, который устанавливается в стальной корпус. Из-за того, что каталитические реакции проходят при высоких температурах, то между блоком-носителем и металлическим корпусом устанавливается специальная термостойкая прокладка, которая значительно повышает КПД каталитического нейтрализатора.
Основная масса современных автомобилей оснащаются трехходовыми каталитическими нейтрализаторами. Данные катализаторы помогают уменьшить выбросы в три этапа:
- Первый этап – восстановительный. Катализатор (платина или родий) помогает сократить выбросы NOx. На этом этапе катализатор, по сути, вырывает атом азота из сложной молекулы. В результате сложное азотное соединение распадается на безвредные для человека кислород и азот.
- Второй этап – окислительный. На этом этапе уменьшается количество углеводородов, которые не сгорели в цилиндрах путем их окисления (сжигания) при помощи очень высоких температур и платинового или палладиевого катализатора.
- Третий этап можно охарактеризовать, как контрольно-управляющий. На этой стадии поток выхлопных газов непрерывно находится под контролем датчика кислорода. Он используют полученную информацию для управления системой впрыска топлива. Датчик кислорода, установленный перед каталитическим нейтрализатором, сообщает «электронным мозгам» автомобиля, какое количество кислорода находится в выхлопе в данный момент. По этим показателям блок управления сам подбирает оптимальное количество кислорода, регулируя соотношение воздуха и топлива.
В итоге можно сказать, что катализатор является одним из важнейших элементов выхлопной системы автомобиля. Именно он помогает добиться существенного снижения концентрации опасных соединений в составе выхлопных газов.
