Автомобильный катализатор — это устройство, которое в качестве отдельного элемента входит в состав системы выпуска отработавших газов и играет роль барьера, препятствующего выбросу в воздушную атмосферу губительных для экологии продуктов топливного сгорания. Его еще называют каталитическим нейтрализатором.
Элемент этот с недавних пор вводится в конструкцию всех типов двигателей внутреннего сгорания: бензиновых и дизельных, а устанавливается чаще всего сразу за коллектором выпуска или впереди глушителя.
Конструкция катализатора
В устройстве каталитического нейтрализатора различаются следующие конструктивные элементы:
• Блок-носитель;
• Корпус;
• Теплоизоляция.
Главный компонент каждого устройства нейтрализации отработавших газов – блок-носитель, именно он является его основой. Выполняется блок-носитель чаще всего из термостойкой керамической массы. Однако, автомобильный катализатор может производиться и из металла (намного реже).
В связи с необходимостью достижения максимально большой рабочей площади соприкосновения с газами, при сохранении внешних компактных размеров, катализационный блок-носитель выполняется в виде мелкоячеистых сот. Они имеют либо прямоугольную форму, либо форму шести- или восьмиугольника.
Чтобы защитить блок-носитель от разрушения, он помещается чаще всего в стальной корпус. Между стенками которого и блоком помещается прослойка из термоизолирующего материала. Также в корпус нейтрализатора встраивается кислородный датчик.
Активные вещества каталитического нейтрализатора
Поверхность сот подлежит специфической обработке, в процессе которой на нее наносятся активные вещества, обладающие в отношении вредных примесей выхлопа двигателя каталитическим эффектом. В качестве таких веществ используются благородные металлы платиновой группы: платина, палладий и родий. Именно они оказывают влияние на скорость течения химических реакций, происходящих в нейтрализаторе.
При этом к категории окислительных катализаторов относятся палладий и платина. Благодаря своим химическим свойствам, они существенно ускоряют процесс окисления до водяного пара углеводородов (CH), которые не догорели, а образующегося при горении угарного газа (CO) в углекислый газ (CO2).
Вместе с тем родий – катализатор восстановительный, его роль заключается в восстановлении вредных окислов азота (NOx) до безвредного для природы азота, объемное содержание которого в атмосфере составляет порядка 78,08%.
Как становится понятным, катализатор на автомобиле используется для удаления из выхлопа трех самых вредных примесей, образующихся при горении любого вида жидкого топлива. В связи с таким своим предназначением он носит название трехкомпонентного каталитического нейтрализатора. Для того, чтобы он эффективно работал, необходимо поддержание его в рабочем состоянии с температурой в 300оC.
Именно при таком разогреве рабочих поверхностей сот автомобильного катализатора достигается удаление из выхлопа практически 90% из объема проходящих сквозь него вредных газовых примесей. Чтобы гарантировать эффективный и быстрый прогрев каталитического нейтрализатора до уровня рабочих температур при пуске холодного мотора, находят применение следующие меры:
• Нейтрализатор монтируется прямо вслед за коллектором выпуска отработавших газов;
• чтобы увеличить температуру выхлопа, блок управления работой двигателя на некоторое время увеличивает подачу топлива, делая рабочую воздушно-топливную смесь обогащенной.
Помимо керамических нейтрализаторов, которые нашли самое широкое распространение, используются и иные конструкции и решения. Такие катализаторы делают возможным снижение содержания вредных примесей в отработавших газах.
Магнитно-стрикционные катализаторы (МСК)
Данный тип катализатора является самым продвинутым и ультрасовременным, несмотря на более чем сорокалетнюю историю самой технологии. По сути это – автомобильная технология теперь уже ближайшего автомобильного грядущего.
Эксперименты в направлении разработки методики были развернуты в прошлом веке, еще в 70-х годах. Однако из-за невозможности стабилизировать процесс обработки топлива, работы были приостановлены до лучших времен. А то, что было достигнуто, не пошло в серийную практику.
Сущность технологии катализатора (МСК) лежит в магнитно-стрикционном улучшении атомов углерода. Они являются частью молекул углеводородов, то есть горюче-смазочных материалов.
В результате обработки происходит модификация взаимосвязей топливных углеводородных цепочек и сохранение состояния топлива в достигнутом положении до его полного сгорания.
Катализатору в автомобиле отводится большая роль. Устройство гарантирует подготовку топлива еще до его воспламенения. В итоге, он оказывает влияние на скорость сгорания обработанного топлива. Возрастание скорости горения обеспечивает более качественное сгорание.
За счет этого возрастает коэффициент полезного действия двигателя, снижается нагарообразование, улучшается качество выхлопа со значительным снижением в нем вредных примесей. Создаются благоприятные условия по предохранению от преждевременного износа кривошипно-шатунного механизма мотора.
