Устройство
Каталитичният конвертор на отработените газове има корпус, изработен от неръждаема стомана, към който са заварени входните и изходните конуси с тръби и монтажни фланци, както и топлинни отражатели, държащи керамичната облицовка. Целият вътрешен обем на тялото е зает от керамичен порест монолит, фиксиран с пръстени или мрежа от неръждаема стомана. Структурата на монолита е подобна на конвенционален филтър, но цялата вътрешна и външна повърхност на порите, които са в контакт с газове, е покрита с много тънък молекулярен слой от сплав, съдържаща платина, родий и паладий. Порьозността на монолита има голяма повърхност, покрита с тази сплав от много скъпи метали, което е и основното определяне на високата цена на неутрализаторите.
Принцип на действие
Двигателят отделя в атмосферата заедно с отработените газове продуктите от пълното горене (водна пара H₂O, азот N₂ и др.) и непълен (въглероден оксид CO, както и CnHm, азотни оксиди NOx) изгаряне на гориво. Общият брой на компонентите, съдържащи се в тези газове, надхвърля няколкостотин и повечето от тях са вредни за човешкото здраве.
Отработените газове, прониквайки през порестата повърхност на монолита, първо го нагряват и второ, окисляват. CO се превръща в CO₂, т.е. нетоксичен въглероден диоксид, CnHm на няколко етапа се превръща в CO₂ и H₂O, NOx се превръща в молекулярен N₂, който се съдържа в обикновения въздух, и във вода. Накратко, в неутрализатора протичат доста сложни химични реакции поради високата температура и наличието на специално покритие от скъпи метали, които служат като катализатори.
И така, основният положителен ефект на това устройство е пълната неутрализация на три компонента - CO, CnHm, NOx - които са по-обилни в отработените газове, отколкото други вредни вещества. И това се постига не само благодарение на наличието на платина, родий и паладий. Важна роля играе, както вече казах, температура, выдерживающаяся в границите на 300-800°C. Ако тя се намалява до 250°C, химически реакции се неутрализира С, CnHm, NOx, въпреки наличието на метали-катализатори, няма да се случи. И при температура от около 900°C каталитичният филм започва да се топи и разрушава.
Операция
За да не повредите работещ неутрализатор, трябва стриктно да спазвате правилата за неговата работа. Преди всичко, не можете да използвате оловен бензин. Достатъчно е да се използват 20-30 литра от този бензин и активната повърхност на катализатора ще се покрие с олово, което ще доведе до повреда.
Необходимо е постоянно и внимателно да се следи техническото състояние на двигателя. Неутрализаторът не може да издържи на значителни отклонения в състава на горивната смес. При работа на двигателя на богати и много богати смеси той бързо унищожава сажди и други наслагвания, а на бедни и много бедни - прегрява до стопяване на активния слой. За да се поддържа съставът на сместа в необходимите граници, автомобилите с неутрализатори са длъжни да имат инсталиран кислороден сензор - ламбда сонда - използвайки сигнала, от който електронният блок за управление измерва състава на горивната смес. Работоспособността и правилната работа на системата за управление до голяма степен определят дълготрайността на неутрализатора. Следователно, ако има някакви неизправности в двигателя поради системата за запалване или трудно стартиране, трябва да откриете и отстраните проблема.
Забранено е стартирането на двигателя чрез теглене, продължително въртене със стартера или опитите за стартиране, когато не е загрял, често през кратки интервали. Освен това, за да предотвратите появата на пукнатини, трябва да избягвате удрянето в препятствия на пътя. Механични повреди, причинени от рязка промяна на температурата, могат да бъдат причинени от падане на автомобила в дълбока дупка с вода и внезапното охлаждане на неутрализатора, загрят до 800-900°C.
Трябва да се отбележи, че напоследък те започнаха да произвеждат каталитични конвертори с метален монолит, което увеличава тяхната здравина. Те са много по-надеждни поради по-голямата си устойчивост на различни механични и температурни влияния, но затова са и по-скъпи от керамичните си аналози.
Както вече беше отбелязано, керамичният монолитен неутрализатор е много чувствителен към удари, така че не може да бъде изпускан или да се използват инструменти за удар при работа със системата. За да избегнете натрупване на мазнини, е забранено да докосвате работната повърхност на кислородния сензор с ръце. Не можете да проверите за искра, като отстраните върха на която и да е свещ или използвате нестандартни свещи, нито да проверите ефективността на цилиндрите, като изключите искрата с мотор-тестер. Тези действия могат да доведат до попадане на неизгоряло гориво в каталитичния конвертор, последствията от което са описани по-горе.
Плюсове и минуси
Първото и основно предимство на това устройство е почти пълната неутрализация на най-вредните (като се вземат предвид общата им концентрация и токсичност) компоненти на отработените газове. Второто предимство е, че без допълнителни разходи за модернизиране на производствените двигатели, чрез инсталиране на неутрализатор и системи за управление на горивото с ламбда сонда, производителите на автомобили могат да продължат да произвеждат автомобили, които напълно отговарят на строгите стандарти за токсичност на отработените газове, като Euro 2 и дори Euro 3.
Но неутрализаторът има и своите недостатъци. Един от съществените му недостатъци е ниската надеждност, не само поради крехкостта на керамичния монолит, но и поради повреда поради нарушаване на правилата за експлоатация и дори когато тези правила не са нарушени. Според проучвания, каталитичните конвертори се разпадат по-бързо при градски условия на шофиране с често стартиране на двигателя и кратък пробег. И също така - по време на стабилно движение с висока скорост по магистрали. В първия случай неутрализаторът просто се запушва с гориво и сажди, защото при всяко стартиране трябва да се загрее до работна температура, а това отнема време. Във втория - от прегряване.
Рядко се случва автомобил да работи дълго време със система за неутрализация, предвид състоянието на пътищата, наличието на безоловен бензин и качеството на този бензин, както и професионалната и екологична осведоменост на шофьорите и ремонтните техници. Тази скъпа, но не и "дълготрайна" система работи в колата, докато не се появят първите проблеми. И тогава, като правило, монолитът се избива от тялото и просто се изхвърля.
Логиката на подобни "мерки" е ясна: първо, това е много по-евтино, по-бързо и по-лесно от търсенето, договарянето и чакането да бъде доставен нов неутрализатор; второ, тези действия няма да доведат до никакви отрицателни последици за собственика на автомобила, тъй като почти всички чуждестранни автомобили с работеща система за впръскване на бензин отговарят на действащия ГОСТ (което, за съжаление, не може да се каже за много автомобили от ОНД).
Ние така го правим, но какво да кажем за "тяхните", където стандартите за токсичност са по-строги, а контролът върху газовия анализ е добре установен, а хората имат пари, а пътищата са подредени, а обслужването е на най-високо ниво? Там, ако неутрализаторът се повреди, той просто се подменя, за да се избегнат прекомерно високи глоби за повишена токсичност. Между другото, те също не винаги ги заменят оправдано, защото не всяка бензиностанция разполага с пълен набор от необходимо оборудване и съответните части. Полученото от това недоволство на потребителите води до увеличаване на търсенето на автомобили без каталитични конвертори. Това са автомобили с бензинови, дизелови и газодизелови двигатели, както и с директно впръскване на бензин, и други, които отговарят на стандартите Евро-3 без неутрализатори.