Как работает нейтрализатор

При сгорании топливовоздушной смеси образуется ряд вредных для здоровья человека продуктов – оксид углерода (СО), различные углеводороды (СН) и оксиды азота (NО) и пр. Несмотря на то что эти вещества и составляют всего 1% общего объема выхлопа (остальное – это азот, двуокись углерода и водяной пар), они очень вредны и требуют нейтрализации. Существует несколько способов борьбы с вредными составляющими выхлопа, например обеднение смеси, на которой работает двигатель, или рециркуляция отработавших газов, но ни один из них не сравнится по эффективности с результатом работы каталитического нейтрализатора.

Как говорят специалисты, каталитический нейтрализатор – это простое устройство, в котором происходит сложный химический процесс. Внутри корпуса из нержавеющей стали находится керамический или металлический «кирпич» с сотовой структурой. У этого монолита огромная площадь поверхности, причем вся она покрыта тончайшим слоем специального сплава – собственно катализатора, содержащего платину, родий и палладий. Именно эти редкие металлы отвечают за чудесные свойства нейтрализатора, они же определяют его высокую стоимость.

Отработавшие газы «омывают» поверхность монолита, и, когда температура достигает «критического» значения +270 °С, начинается каталитическая реакция. Оксид углерода превращается в двуокись (углекислый газ), углеводороды – в воду и опять же в двуокись углерода, а оксиды азота – в воду и азот. Все это для окружающей среды менее вредно.

Каталитические нейтрализаторы способны довольно эффективно снижать токсичность выхлопа, при этом они практически не влияют на потребление топлива и мощность двигателя. При наличии нейтрализатора слегка возрастает обратное давление выхлопа, от чего двигатель теряет 2–3 л.с., но это практически вся «плата» за очистку отработавших газов. Однако установка каталитического нейтрализатора – не идеальное решение. Теоретически он должен служить бесконечно, так как вышеупомянутые металлы служат лишь катализатором, который при химической реакции, как известно, не расходуется. На практике продолжительность жизни нейтрализатора имеет предел...

Причины отказа нейтрализатора

Отказ каталитического нейтрализатора может произойти по нескольким причинам, хотя обычно это процесс постепенный, уловить который без специального оборудования невозможно.

«Сердцевина» большинства нейтрализаторов изготовлена из керамики – материала, известного своей хрупкостью. Автомобиль может на скорости попасть в выбоину, удариться обо что-то или даже просто «чиркнуть» корпусом нейтрализатора по камню, от чего каталитический «кирпич» может треснуть. После этого потеря «сердцевиной» своих рабочих качеств – дело времени.

Нейтрализаторы нового поколения, содержащие металлический монолит, не столь уязвимы по этой части. Разбить их, конечно, можно, но во всяком случае это не так просто.

Кроме физического разрушения, существует еще одна частая причина выхода нейтрализатора из строя – топливо. Он чрезвычайно чувствителен к составу топлива. Если бензин этилированный, то тетраэтилсвинец, содержащийся в нем, откладывается на активной поверхности каталитического «кирпича» и быстро «загрязняет» ее, от чего всякие реакции прекращаются. Уж, кажется, на заправках и наконечники шлангов ставят разного размера, и раздаточные колонки красят в разные цвета, и пишут об этом на каждом углу, а все равно потребители иногда путают и заливают не тот бензин. А ведь достаточно «сжечь» полбака такого бензина, чтобы «убить» нейтрализатор.

Но не только этилированный бензин – враг нейтрализатора. Его можно погубить и неэтилированным, если неисправна система управления двигателем, не полностью сгорает топливовоздушная смесь или двигатель сильно изношен.

Тройные каталитические нейтрализаторы («тройные» потому, что катализатором служит совокупность трех металлов) устанавливают только на те машины, двигатели которых оборудованы замкнутой системой контроля выхлопа. Перед нейтрализатором установлен датчик концентрации кислорода, который оценивает состав отработавших газов и передает эти данные в центральный блок электронной системы управления двигателя. В зависимости от содержания кислорода в газах центральный блок регулирует состав горючей смеси и зажигание так, чтобы поддерживались их оптимальные значения. Это служит главной защитой нейтрализатора и обеспечивает экономию топлива, высокую экономичность двигателя. Нейтрализатор не переносит больших отклонений в ту или иную сторону в составе смеси. Плохо отрегулированный двигатель с повышенным содержанием углеводородов в выхлопе просто гробит нейтрализатор. Слишком бедная смесь может вызвать резкий перегрев нейтрализатора, от чего снова пострадает монолит, только уже «физически». Таким образом, «жизнь» нейтрализатора зависит от исправности системы управления двигателем.

Многое зависит и от исправности самого кислородного датчика. С «возрастом» он становится «ленивым» или совсем выходит из строя, что сказывается на составе рабочей смеси и соответственно исправности нейтрализатора.

Испортить нейтрализатор может и выхлоп сильно изношенного двигателя, сжигающего масло. Последнее, попадая вместе с выхлопом в нейтрализатор, «запекается» на поверхности монолита, подобно лаку, и не дает нейтрализатору работать.

Есть и другие вредные факторы. Например, свечи. Неподходящие свечи не будут давать полного сгорания, что может вызвать в нейтрализаторе губительную реакцию расплавления.

Будьте осторожны при использовании присадок к бензину или моторному маслу. Большинство водителей об этом не задумываются, а ведь присадки тоже могут вредно воздействовать на нейтрализатор. Если на продукте не написано «совместим с каталитическим нейтрализатором», лучше не рискуйте.

Еще один опасный случай – пуск двигателя буксировкой. При этом может происходить попадание в нейтрализатор чистого бензина. Это отравляет нейтрализатор, а также может вызвать мгновенную реакцию и даже взрыв.

Еще следите за тем, куда едете, старайтесь не попадать в глубокие лужи. Рабочая температура нейтрализатора составляет около +900 °С. Внезапное попадание его в воду может быть фатальным.

В целом замечено, что на срок службы нейтрализатора влияют и условия эксплуатации. Больше страдают нейтрализаторы на машинах, эксплуатируемых в городском режиме, когда двигатель часто пускают и останавливают. Тем не менее при длительной езде с высокой скоростью за городом нейтрализатор также страдает, но уже от перегрева.

Наконец, вы поступите разумно, если станете регулярно осматривать систему выпуска. Если сломаны кронштейны или отвалились резиновые подушки подвески глушителей, выхлопная труба будет вибрировать, передавая на нейтрализатор ненужные нагрузки.