Каталізатор системи вихлопу

Каталізатор

• 1 - корпус,
• 2 - ущільнення,
• 3 - стільники каталізатора

Елементи, що входять до каталізатора та продукти, що виходять з каталізатора

На всіх автомобілях встановлюються каталізатори зменшення кількості шкідливих речовин, що викидаються в атмосферу з вихлопними газами.

Каталізатор 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 є звичайним фільтром, але вся внутрішня і зовнішня поверхня пор, що контактують з газами, покрита дуже тонким молекулярним шаром сплаву, який містить платину, родій і паладій. Пористість моноліту має велику площу поверхні, покритої цим сплавом з дуже дорогих металів, що в основному визначає високу ціну каталізаторів, див. рис. Каталізатор.


У каталізаторі відбувається реакція, в результаті якої потенційно небезпечний вуглеводень і окис вуглецю у вихлопних газах перетворюються на безпечні гази та водяну пару.

Двигун викидає в атмосферу разом із відпрацьованими газами продукти повного (водяна пара Н ₂ Про, азот N ₂ тощо.) 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 СО виходить СО ₂, тобто нетоксичний вуглекислий газ, CnHm в кілька етапів переходить в СО ₂ і Н ₂ О, NOx перетворюється на молекулярний N2, який міститься у звичайному повітрі, та у воду. Словом, у каталізаторі відбуваються досить складні хімічні реакції завдяки високій температурі та наявності спеціального покриття з дорогих металів.

Головний позитивний ефект каталізатора – 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 температура, яка витримується у межах 300–800°С. Якщо вона знижується до 250°С, хімічні реакції нейтралізації, CnHm, NOx, незважаючи на наявність металів-каталізаторів, не відбудуться. А при температурі близько 900°С починає плавитися і руйнуватися каталітична плівка.

Бензинові двигуни

На всіх моделях з каталізатором система живлення паливом замкнутого типу, тобто на підставі сигналу від датчика кисню, встановленого у вихлопній системі, блок управління постійно оптимізує склад паливо-повітряної суміші. Залежно від вмісту кисню у вихлопних газах датчик кисню індукує напругу від 0,1 В (високий вміст кисню, бідна суміш) до 0,9 В (низький вміст кисню, багата суміш). На підставі цих даних блок управління двигуном змінює час відкриття паливних форсунок і змінює співвідношення палива паливо-повітряної суміші. Метричне співвідношення паливної суміші, при якому відбувається її повне згоряння та у вихлопних газах відсутні шкідливі речовини, – це 14,7 вагових частин повітря на 1 частину палива, див. рис. Елементи, що входять до каталізатора та продукти, що виходять з каталізатора.


Каталізатор працює ефективно за температури +300°С – +800°С.

Дизельні двигуни

На автомобілях з дизельними двигунами очищення вихлопних газів проводиться не регульованим окисним каталізатором.

Зменшення процентного вмісту оксидів азоту у вихлопних газах дизельного двигуна досягається за рахунок встановлення на автомобілі системи повторного спалювання частини відпрацьованих газів (EGR). Клапан EGR системи повторного спалювання відпрацьованих газів встановлений у коліні вихлопної системи та керується вакуумним регулятором. Клапана EGR на прогрітому двигуні направляє частину відпрацьованих газів у камери згоряння двигуна, внаслідок чого знижується температура і при цьому зменшується відсоток оксидів азоту у вихлопних газах.