Как работает автокатализатор
В процессе работы двигателя внутреннего сгорания в атмосферу выделяется целый букет ядовитых химических веществ, из которых самые опасные -- моноокись углерода (СО), несгоревшие углеводороды (СН) и оксиды азота (NO, NO2).
Ядовитый смог, окутавший к середине 60-х годов практически все крупные города Америки, Европы и Японии, заставил эти страны всерьез озаботиться проблемой очистки выхлопных газов. Пионером стали США, где в 1970 году была принята Декларация о чистом воздухе, согласно которой все автомобили, выпускаемые с 1975 года, в обязательном порядке снабжаются устройствами очистки выхлопных газов.
Современный катализатор представляет собой корпус, внутри которого расположен огнеупорный керамический блок носителя. Керамика пронизана продольными порами-сотами, на поверхность которых нанесен активный каталитический слой из платины, палладия и родия. Благодаря специальной подложке с микрорельефом общая площадь поверхности этого слоя может доходить до 20 тыс. кв. м. Автокатализатор располагается в выхлопной системе сразу за выпускным коллектором, так как для того, чтобы начался процесс нейтрализации, необходима высокая температура -- около 250 градусов. При этом "рабочие" температуры -- от 400 до 800 градусов -- обеспечивают оптимальные условия для максимальной эффективности.
Первые катализаторы были односекционными двухкомпонентными. Так они называются потому, что способны бороться только с двумя из трех наиболее опасных веществ -- CO и CH. В состав трехкомпонентных двухсекционных окислительно-восстановительных каталитических нейтрализаторов входит еще и редкоземельный элемент родий. В результате химического процесса восстановления, в дополнение к окислению СО и СН, такой автомобильный катализатор превращает окислы азота в собственно азот.
Но наиболее эффективным признан трехкомпонентный селективный двухсекционный каталитический нейтрализатор с обратной связью. Ее обеспечивает так называемый лямбда-зонд, или кислородный датчик, который отслеживает объем свободного кислорода в выхлопе и дает сигнал на электронный блок управления системой питания для обогащения или обеднения смеси. Впервые подобным устройством были оборудованы автомобили Volvo в 1977 году, а сейчас им комплектуются практически все автомобили иностранных автопроизводителей.
Жизнеспособность катализатора оценивается примерно в 150 тыс. км, однако во многом зависит от исправной работы систем зажигания и питания, а также от качества бензина. Пропуски в зажигании и переобогащенная смесь приводят к перегреву керамического носителя. Из-за этого оплавляются соты, и каталитический нейтрализатор, как принято говорить, забивается. Это одна из причин. Катализатор способен нормально работать только с двигателями, оборудованными электронным зажиганием и системой впрыска с микропроцессорным управлением. Другой враг этого устройства -- этилированный бензин. Он практически моментально уничтожает каталитический слой в нейтрализаторе и циркониевое напыление лямбда-зонда. Вот и получается, что при высокой стоимости катализатора (от $500) некоторые автовладельцы предпочитают избавиться от него вовсе. Итог, понятное дело, ничего хорошего ни двигателю, ни окружающей среде не сулит.
В последнее время началось постепенное внедрение более прогрессивных и эффективных систем. У нового поколения автомобильных катализаторов вместо керамики применяется металлическая сетка. Это позволяет посредством принудительного подогрева выводить катализатор на рабочую температуру сразу же после пуска двигателя.
