Пристрій
Каталітичний нейтралізатор відпрацьованих газів має корпус з нержавіючої сталі, до якого зварюванням приєднані впускний та випускний конуси з патрубками та кріпильними фланцями, а також тепловідбивачі, що утримують керамічну обшивку. Весь внутрішній об'єм корпусу зайнятий пористим керамічним монолітом, зафіксованим кільцями або сіткою з нержавіючої сталі. Структура моноліту схожа на звичайний фільтр, але вся внутрішня та зовнішня поверхня пір, що контактують з газами, покрита дуже тонким молекулярним шаром сплаву, що містить платину, родій та паладій. Пористість моноліту має велику площу поверхні, покритої цим сплавом з дуже дорогих металів, що в основному визначає високу ціну нейтралізаторів.
Принцип роботи
Двигун викидає в атмосферу разом із відпрацьованими газами продукти повного (водяна пара Н₂ О, азот N₂ і т.п.) та неповного (оксид вуглецю, а також CnHm, оксиди азоту NOx) згоряння палива. Загальна кількість компонентів, які містяться в цих газах, перевищує кілька сотень, і більшість із них є шкідливими для здоров'я людини.
Відпрацьовані гази, проникаючи через пористу поверхню моноліту, по-перше, нагрівають його, а по-друге, доокислюються. З CO виходить CO₂, тобто нетоксичний вуглекислий газ, CnHm в кілька етапів переходить у CO₂ і Н₂ О, NOx перетворюється на молекулярний N₂, який міститься у звичайному повітрі, і воду. Словом, у нейтралізаторі відбуваються досить складні хімічні реакції завдяки високій температурі та наявності спеціального покриття з дорогих металів, які є каталізаторами.
Отже, головний позитивний ефект цього пристосування – повна нейтралізація трьох компонентів – СО, CnHm, NOx, – яких у відпрацьованих газах більше, ніж інших шкідливих речовин. І досягається він не тільки завдяки наявності платини, родію та паладію. Важливу роль відіграє, як я вже сказав, температура, що витримується у межах 300-800°C. Якщо вона знижується до 250°C, хімічні реакції нейтралізації, CnHm, NOx, незважаючи на наявність металів-каталізаторів, не відбудуться. А за температури близько 900°C починає плавитися і руйнуватися каталітична плівка.
Експлуатація
Щоб не вивести з ладу справний нейтралізатор, потрібно дотримуватися правил його експлуатації. Насамперед, не можна використовувати етилований бензин. Досить витратити 20-30 л цього бензину - і активна поверхня каталізатора покриється свинцем, що призведе до поломки.
Потрібно постійно та уважно стежити за технічним станом двигуна. Нейтралізатор не витримує значних відхилень у складі паливної суміші. При роботі двигуна на багатих і дуже багатих сумішах він швидко забивається кіптявою та іншими відкладеннями, а на бідних та дуже бідних – перегрівається до розплавлення активного шару. Для підтримки складу суміші в необхідних межах автомобілях з нейтралізаторами обов'язково встановлюється датчик кисню - лямбда-зонд, - за сигналом якого електронний блок управління вимірює склад паливної суміші. Справність та правильна робота системи регулювання багато в чому визначають довговічність нейтралізатора. Тому при будь-яких збоях у роботі двигуна через систему запалення або утруднений пуск потрібно знайти і усунути несправність.
Забороняється запускати двигун із буксира, довго крутити його стартером або часто з короткими проміжками намагатися запустити непрогрітий. Крім того, щоб не допустити появи тріщин, слід уникати ударів об дорожні перепони. Причиною механічного пошкодження внаслідок різкого температурного перепаду можуть стати попадання автомобіля у глибоку вибоїну з водою та різке охолодження нагрітого до 800-900°C нейтралізатора.
Слід зазначити, що останнім часом почали випускати каталітичні нейтралізатори з металевим монолітом, що підвищує їхню міцність. Вони набагато надійніші завдяки більшій стійкості до різних механічних і температурних впливів, але тому вони і дорожчі за керамічні аналоги.
Як уже зазначав, нейтралізатор з керамічним монолітом дуже чутливий до ударів, тому його не можна упускати або використовувати ударний інструмент під час роботи з системою. Щоб уникнути відкладення жирів, заборонено торкатися руками робочої поверхні датчика кисню. Не можна перевіряти наявність іскри зняттям наконечника з якоїсь свічки запалювання або використовувати позаштатні свічки, а також перевіряти ефективність роботи циліндрів методом відключення іскри мотортестером. Ці дії можуть спричинити потрапляння незгорілого палива в каталізатор, про наслідки чого сказано вище.
Плюси та мінуси
Перший і основний плюс цього пристосування - практично повна нейтралізація найшкідливіших (враховуючи їх сумарну концентрацію та токсичність) компонентів відпрацьованих газів. Другий плюс полягає в тому, що автовиробники без додаткових витрат на удосконалення серійних двигунів, встановивши нейтралізатор та системи керування паливоподачею з лямбда-зондом, можуть продовжувати випуск автомобілів, які повністю відповідають жорстким нормам токсичності відпрацьованих газів, наприклад Євро-2 і навіть Євро-3.
Але є у нейтралізатора та мінуси. Один з істотних його недоліків - низька надійність, і не тільки з-за крихкості керамічного моноліту, але також з-за відмови внаслідок порушення правил експлуатації, і навіть коли ці правила не порушуються. За даними обстежень, швидше за каталізатори ламаються в умовах міської їзди з частими запусками двигуна і короткими пробігами. А також – при стійкому високошвидкісному русі на магістралях. У першому випадку нейтралізатор просто-напросто забивається паливом і кіптявою, адже при кожному запуску він повинен прогрітися до робочої температури, а на це потрібен час. У другому – від перегрівання.
У нас рідкісний автомобіль довго пропрацює із системою нейтралізації, враховуючи стан доріг, забезпеченість неетильованим бензином та якість цього бензину, так само як і професійну та екологічну свідомість водіїв та ремонтників. Ця дорога, але не "довгограюча" система діє в автомобілі до появи перших проблем. А потім, як правило, моноліт вибивається з корпусу та його просто викидають.
Логіка подібних "заходів" зрозуміла: по-перше, це значно дешевше, швидше і простіше, ніж шукати, домовлятися і чекати, доки привезуть новий нейтралізатор; по-друге, ці дії не спричинять для автовласника жодних негативних наслідків, тому що практично всі іномарки зі справною системою упорскування бензину вкладаються в ГОСТ, що діє нині (чого, на жаль, не скажеш про багато СНГівські автомобілі).
Так чинять у нас, а як у них, де і норми на токсичність жорсткіші, і газоаналітичний контроль налагоджений, і гроші у народу водяться, і дороги в порядку, і сервіс на висоті? Там, якщо нейтралізатор вийшов з ладу, його просто замінюють, щоб уникнути надто високих штрафів за підвищену токсичність. До речі, замінюють також не завжди обґрунтовано, тому що й у них не кожна СТО має повний комплект необхідного обладнання та відповідних деталей. Невдоволення споживачів, що виникає у зв'язку з цим, підвищує попит на машини без нейтралізаторів. Це автомобілі з газовими, дизельними та газодизельними двигунами, а також з безпосереднім упорскуванням бензину та інші, що укладаються в норми Євро-3 без нейтралізаторів.