Как устроен катализатор глушителя легкового авто?

В наши дни общее количество автомобилей в мире превысило 1 миллиард шт., и такая тенденция увеличения числа автотранспортных средств сохранится в ближайшем будущем. При этом из года в год растут показатели выбрасываемых в атмосферу вредных автомобильных выхлопных газов. Чтобы ограничить количество токсичных выбросов в окружающую среду, практически все автомобили, начиная с 70-х годов прошлого столетия начали оснащать каталитическими нейтрализаторами. Примерно в это же время были разработаны первые нормативы, регламентирующие содержание и химический состав вредных веществ в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания.
Сегодня любой современный автомобиль имеет в выхлопной системе встроенный блок очистки и нейтрализации вредных отработанных газов, именуемый каталитическим нейтрализатором или просто – катализатором. Назначение данного узла – сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу.

В каком месте выхлопной системы устанавливается катализатор?

Поскольку для обеспечения эффективной работы катализатора требуется высокая температура, то данный узел всегда монтируется сразу же после выпускного коллектора, а в ряде случаев, встраивается в сам коллектор автомобиля.
Следует знать, что катализаторы в обязательном порядке оснащаются специальными кислородными датчиками – «лямбда-зондами», которые в режиме работающего двигателя в реальном времени анализируют содержание кислорода в выхлопе и передают данные в бортовой компьютер, который, в свою очередь, в случае выявления неполадок в работе катализатора (двигателя), сигнализирует включением соответствующего индикатора на приборной панели автомобиля.

Устройство и принцип действия катализатора

Конструктивно катализатор состоит из металлического корпуса из коррозионностойкой стали, облицованного снаружи теплозащитными экранами. Внутри корпуса непосредственно располагается платиновый каталитический нейтрализатор, который выполнен в виде сот (наподобие пчелиных), т.е. секций со многочисленными отверстиями – такая конструкция обеспечивает максимально возможное развитие площади контакта активной поверхности катализатора с выхлопными газами. На внутренние поверхности сот нанесен тонкий слой химически активных элементов, в качестве которых, как правило, применяются драгоценные металлы-платиноиды (платина, родий, палладий). Благодаря протеканию на поверхности сот специальных химических реакций, проходящие через катализатор вредные для окружающей среды токсичные компоненты выхлопа, трансформируются (нейтрализуются) в относительно нетоксичные вещества.
Данные химические процессы протекают при условии обеспечения в катализаторе высоких температур. Если выхлопные газы из двигателя попадают в выпускной коллектор при температуре примерно в 500-1000ºС, то эффективная работа каталитического нейтрализатора возможна при температуре не менее 300ºС.

Какие разновидности катализаторов бывают?

В зависимости от числа осуществляемых реакций выделяют следующие типы катализаторов:

Односторонние и двусторонние. В катализаторах данного типа может одновременно протекать одна или две химических реакции. Такие модели нейтрализаторов применяются, как правило, в двигателях, работающих на дизельном топливе. В таких катализаторах токсичный монооксид углерода (угарный газ – СО) эффективно преобразуется в менее вредный диоксид углерода (углекислый газ – СО2), кроме этого, происходит окисление и дожигание несгоревшего до конца топлива, при этом продукты сгорания распадаются на водяной пар и углекислый газ.

Трехсторонние. В таких катализаторах одновременно протекают 3 химических реакции, т.е. дополнительно к двум предыдущим процессам обеспечивается разложение окиси азота до безвредных кислорода и азота.

Катализатор горения топлива. Это специальные присадки в топливо, которые обеспечивают относительный прирост (в процентном отношении) сгорания топлива в цилиндрах, и как следствие, обеспечивается увеличение КПД и сокращение количества токсичных выбросов. В состав катализаторов данного типа входят некоторые растительные компоненты, металлы (литий, медь) и органические присадки (многоатомные спирты).

Магнитострикционные катализаторы. Принцип их действия заключается в обработке топлива специальным устройством, благодаря чему существенно оптимизируются показатели топлива, главным образом, увеличивается его насыщенность кислородом.
В зависимости от конструктивных особенностей выделяют следующие виды катализаторов:

с каталитическим нейтрализатором из жаропрочной и жаростойкой стали;

с каталитическим нейтрализатором из керамики;

спортивные каталитические нейтрализаторы для гоночных автомобилей (с увеличенным сечением сот);

каталитические нейтрализаторы для бензиновых двигателей;

каталитические нейтрализаторы для дизельных двигателей;

каталитические нейтрализаторы, устанавливаемые в секциях глушителей (данная разновидность катализаторов получила широкое распространение в Европе на мотоциклах).
Наряду с главной функцией обеспечения защиты окружающей среды, неоспоримым преимуществом катализаторов является тот факт, что при нормальных условиях эксплуатации двигателя каталитический нейтрализатор может исправно служит 100-150 тыс. километров пробега. После чего уже необходимо обращаться в специализированный автосервисный центр для прохождения техосмотра, соответствующей диагностики и осуществления замены изношенных элементов выхлопной системы.