Катализатор, он же каталитический нейтрализатор, каталитический преобразователь или каталитический конвертер - это устройство в выхлопной системе автомобиля направленное на снижение токсичных выбросов в атмосферу путем восстановления оксидов азота и дожига угарного газа и недогоревших углеводородов. В химии катализатор - это вещество ускоряющее или вызывающее химическую реакцию, но само не входящее в эту реакцию. Такими веществами являются медь, никель, золото, палладий, родий, хром. Принцип работы автомобильного катализатора как раз и основан на способности веществ-катализаторов к ускорению реакции. Чаще всего расположен катализатор сразу после приемной трубы, однако иногда его устанавливают прямо на приемной трубе. Делают это для более быстрого прогрева, так как эффективно работает он только при температуре свыше 300оС. Однако большой минус такого расположения слишком высокие температуры и, следовательно, маленький срок службы катализатора.
Основные вещества, вырабатываемые при работе двигателя, являются безвредными. Ими являются:
- азот (N2)- воздух состоит на 78% из азота;
- вода (H2O);
- углекислый газ (CO2) - сам по себе безвреден, однако считается, что его переизбыток ведет к глобальному потеплению;
Однако процесс горения не совершенен и помимо безвредных веществ при работе двигателя выделяются токсичные и вредные вещества. Этими веществами являются:
- углеводороды (CHx) - основной компонент смога;
- оксиды азота (NOx) - еще один компонент смога;
- окись углерода (CO) - ядовитый газ без цвета и запаха;
Современные катализаторы являются трехкомпонентными, т.е. оснащены тремя каталитическими преобразователями, по одному на каждое вещество, которое необходимо снизить. Трехкомпонентный катализатор представляет собой металлический корпус из нержавеющей стали, в котором находится "сотовая" конструкция или реже конструкция типа "керамические бусины". Сотовая конструкция бывает металлической или керамической и покрыта веществами-катализаторами, обычно это платина, родий или палладий (в последнее время на некоторых моделях начинают применять золото, так как оно дешевле других металлов-катализаторов). Керамическая конструкция более распространена, так как дешевле, однако у такой конструкции есть большой минус - хрупкость. Достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты осыпались. В каталитических преобразователях используются два вида катализаторов: восстанавливающий и окислительный.
Восстанавливающий катализатор использует платину и родий, чтобы уменьшить выбросы оксидов азота. Когда молекула оксида или двуокиси азота встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород. Атом азота же связывается с другим атомом азота, образуя газообразный азот.
Восстановление и окисление с помощью катализатора
Окислительный катализатор уменьшает количество несгоревшего топлива и окиси углерода путем их сжигания (окисления) с помощью платины и палладия. Этот катализатор также помогает оксиду углерода вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ. В упрощенном виде эти химические реакции выглядят следующим образом:
- CH+O2 -> CO2+H2O;
- NO+CO -> N2+CO2;
- CO+O2 -> CO2;
- NO+H2 -> N2+H2O.
Вследствие этих реакций токсичные, вредные вещества CO, CHx и NOx восстанавливаются или окисляются в безвредную воду H2O, азот N2 и углекислый газ CO2
ПРИЧИНЫ ВЫХОДА КАТАЛИЗАТОРА ИЗ СТРОЯ
Для керамических катализаторов:
- Удар, например, о камень (достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты рассыпались);
- Попадание воды на раскаленный катализатор, например, если заехать в лужу на прогретой машине (также может привести к тому, что соты рассыпятся);
- Неисправность в системе зажигания. Если при пуске двигателя не происходит воспламенение, то топливо может попасть в приемную трубу, а затем и в катализатор и при пуске двигателя бензин может взорваться в катализаторе (что также может привести к тому, что соты рассыпятся);
Для всех катализаторов:
- некачественный и этилированный бензин;
- плохое состояние маслосъемных колпачков (попадание масла в катализатор);
- попадание в катализатор антифриза или "левых" технических жидкостей для промывки топливной системы;
- переобогощенная топливно-воздушная смесь;
- долгая работа двигателя на холостом ходу.
ПРИЗНАКИ НЕИСПРАВНОГО КАТАЛИЗАТОРА
- Автомобиль начинает "тупить", ухудшаются динамические характеристики, автомобиль перестает "тянуть", плавают обороты на холостом ходу, катализатор может раскалиться докрасна (катализатор забился, т.е. снижена пропускная способность отработавших газов);
- Характерный звон и дребезжание (соты катализатора рассыпались).
Катализаторы не подлежат ремонту, а только замене на "родной", либо на универсальный. Также возможна замена катализатора на пламегаситель.
