Устройство
Каталитический нейтрализатор отработанных газов имеет корпус из нержавеющей стали, к которому
сваркой присоединены впускной и выпускной конусы с патрубками и крепежными фланцами, а также
теплоотражатели, удерживающие керамическую обшивку. Весь внутренний объем корпуса занят
керамическим пористым монолитом, зафиксированным кольцами или сеткой из нержавеющей стали.
Структура монолита похожа на обычный фильтр, но вся внутренняя и внешняя поверхность пор,
контактирующих с газами, покрыта очень тонким молекулярным слоем сплава, который содержит платину,
родий и палладий. Пористость монолита имеет большую площадь поверхности, покрытой этим сплавом из
очень дорогих металлов, что в основном и определяет высокую цену нейтрализаторов.
Принцип работы
Двигатель выбрасывает в атмосферу вместе с отработанными газами продукты полного (водяной пар
Н2О, азот N2 и т. п.) и неполного (оксид углерода СО, а также CnHm, оксиды азота NOx) сгорания топлива.
Общее число компонентов, которые содержатся в этих газах, превышает несколько сотен, и большинство
из них вредны для здоровья человека.
Отработанные газы, проникая через пористую поверхность монолита, во-первых, нагревают его, а во-
вторых, доокисляются. Из СО получается СО2 то есть нетоксичный углекислый газ, CnHm в несколько
этапов переходит в СО2 и Н2О, NOx превращается в молекулярный N2 который содержится в обычном
воздухе, и в воду. Словом, в нейтрализаторе происходят довольно сложные химические реакции
благодаря высокой температуре и наличию специального покрытия из дорогих металлов, служащих
катализаторами.
Итак, главный позитивный эффект этого приспособления – полная нейтрализация трех компонентов – СО,
CnHm, NOx, – которых в отработанных газах больше, чем других вредных веществ. И достигается он не
только благодаря наличию платины, родия и палладия. Важную роль играет, как я уже сказал, температура,
выдерживающаяся в границах 300–800° С. Если она снижается до 250° С, химические реакции
нейтрализации СО, CnHm, NOx, несмотря на наличие металлов-катализаторов, не произойдут. А при
температуре около 900° С начинает плавиться и разрушаться каталитическая пленка.
Эксплуатация
Чтобы не вывести из строя исправный нейтрализатор, нужно строго придерживаться правил его
эксплуатации. Прежде всего, нельзя использовать этилированный бензин. Достаточно затратить 20–30 л
этого бензина, – и активная поверхность катализатора покроется свинцом, что приведет к поломке.
Нужно постоянно и внимательно следить за техническим состояние двигателя. Нейтрализатор не
выдерживает значительных отклонений в составе топливной смеси. При работе двигателя на богатых и
очень богатых смесях он быстро забивается копотью и другими отложениями, а на бедных и очень бедных
– перегревается до расплавления активного слоя. Для поддержания состава смеси в необходимых
границах на автомобилях с нейтрализаторами обязательно устанавливается датчик кислорода – лямбда-
зонд, – по сигналу которого электронный блок управления измеряет состав топливной смеси. Исправность
и правильная работа системы регулирования во многом определяют долговечность нейтрализатора.
Поэтому при каких-либо сбоях в работе двигателя из-за системы зажигания или затрудненном пуске –
нужно найти и устранить неисправность.
Запрещается запускать двигатель с буксира, долго крутить его стартером или часто с короткими
промежутками пытаться запустить непрогретый. Кроме того, чтобы не допустить появления трещин,
следует избегать ударов о дорожные преграды. Причиной механического повреждения вследствие резкого
температурного перепада могут стать попадание автомобиля в глубокую выбоину с водой и резкое
охлаждение нагретого до 800–900° С нейтрализатора.
Нужно отметить, что в последнее время начали выпускать каталитические нейтрализаторы с
металлическим монолитом, что повышает их прочность. Они намного надежнее благодаря большей
устойчивости к разным механическим и температурным воздействиям, но потому они и дороже
керамических аналогов.
Как уже отмечал, нейтрализатор с керамическим монолитом очень чувствителен к ударам, поэтому его
нельзя ронять или использовать ударный инструмент при работе с системой. А чтобы избежать
отложения жиров, запрещено касаться руками рабочей поверхности датчика кислорода. Нельзя проверять
наличие искры снятием наконечника с какой-нибудь свечи зажигания или использовать нештатные свечи, а
также проверять эффективность работы цилиндров методом отключения искры мотортестером. Эти
действия могут вызвать попадание несгоревшего топлива в катализатор, о последствиях чего сказано
выше.
Плюсы и минусы
Первый и основной плюс этого приспособления – практически полная нейтрализация наивреднейших
(учитывая их суммарную концентрацию и токсичность) компонентов отработанных газов. Второй плюс
состоит в том, что автопроизводители без дополнительных затрат на усовершенствование серийных
двигателей, установив нейтрализатор и системы управления топливоподачей с лямбда-зондом, могут
продолжать выпуск автомобилей, которые полностью отвечают жестким нормам токсичности
отработанных газов, например, Евро-2 и даже Евро-3.
Но есть у нейтрализатора и минусы. Один из существенных его недостатков – низкая надежность, и не
только из-за хрупкости керамического монолита, но также из-за отказа вследствие нарушения правил
экплуатации, и даже когда эти правила не нарушаются. По данным обследований, быстрее катализаторы
ломаются в условиях городской езды с частыми запусками двигателя и короткими пробегами. А также –
при устойчивом высокоскоростном движении на магистралях. В первом случае нейтрализатор просто-
напросто забивается топливом и копотью, ведь при каждом запуске он должен прогреться до рабочей
температуры, а на это нужно время. Во втором – от перегревания.
У нас редкий автомобиль долго проработает с системой нейтрализации, учитывая состояние дорог,
обеспеченность неэтилированным бензином и качество этого бензина, равно как и профессиональную и
экологическую сознательность водителей и ремонтников. Эта дорогая, но не "долгоиграющая" система
действует в автомобиле до появления первых проблем. А потом, как правило, монолит выбивается из
корпуса и его просто выбрасывают.
Логика подобных "мер" понятна: во-первых, это значительно дешевле, быстрее и проще, чем искать,
договариваться и ждать, пока привезут новый нейтрализатор; во-вторых, эти действия не повлекут для
автовладельца никаких негативных последствий, потому что практически все иномарки с исправной
системой впрыска бензина укладываются в действующий ныне ГОСТ (чего, к сожалению, не скажешь про
многие СНГовские автомобили).
Так поступают у нас, а как у "них", где и нормы на токсичность более жесткие, и газоаналитический
контроль налажен, и деньги у народа водятся, и дороги в порядке, и сервис на высоте? Там, если
нейтрализатор вышел из строя, его просто заменяют, чтобы избежать слишком высоких штрафов за
повышенную токсичность. Кстати, заменяют тоже не всегда обоснованно, потому что и у них не каждая
СТО имеет полный комплект необходимого оборудования и соответствующих деталей. Недовольство
потребителей, возникающее в связи с этим, повышает спрос на машины без нейтрализаторов. Это
автомобили с газовыми, дизельными и газо-дизельными двигателями, а также с непосредственным
впрыском бензина, и другие, укладывающиеся в нормы Евро-3 без нейтрализаторов.