До недавнего времени мы знали о катализаторе только следующее: это такая штука, которая непонятно зачем нужна, непонятно как работает, что наш бензин ее "убивает", в общем – одни неприятности. Вырезать – и никаких проблем! Но постепенно мы начали привыкать к тому что катализатор – вещь все-таки небесполезная, по крайней мере мысли о "хирургическом вмешательстве" в выхлопную систему посещают все реже и все меньшее количество голов.
Весной, когда сотрудники ГАИ начинают "борьбу за чистоту воздуха", на нас сваливается еще одна проблема – нужно отрегулировать СО. Владельцы машин, оборудованных катализаторами, об этом даже не задумываются, а посты проверки CO проезжают без дрожи в коленках и боязни за свой кошелек. Правда, тот же кошелек может прилично "похудеть" по другой причине. Штрафы за превышение уровня CO покажутся копеечными по сравнению с расходами на покупку и замену катализатора, если он выйдет из строя. Поэтому совсем не вредно знать, как с ним обращаться, а для этого нужно сначала разобраться, как он устроен и как работает.
Как они работают
При сгорании рабочей смеси образуется ряд вредных для здоровья человека продуктов сгорания, в частности, окись углерода (СО), различные углеводороды (СН) и окислы азота (NO). Хотя эти вещества и составляют всего 1% от общего выхлопа (остальное – это азот, двуокись углерода и водяной пар), они очень вредны и требуют нейтрализации. Существует несколько способов борьбы с вредными выхлопами – например, обеднение смеси, на которой работает двигатель или рециркуляция выхлопа – но ни один из них не сравнится по эффективности с каталитическим нейтрализатором.
Как говорят специалисты, каталитический нейтрализатор – это простое устройство, в котором происходит сложный химический процесс. Внутри корпуса из нержавеющей стали находится керамический или металлический "кирпич", имеющий сотовую структуру. У этого монолита огромная площадь поверхности, причем вся она покрыта тончайшим слоем специального сплава – собственно катализатора, содержащего платину, родий и палладий. Именно эти драгоценные металлы отвечают за чудесные свойства катализатора, они же определяют его высокую стоимость.
Выхлопные газы "омывают" поверхность монолита, и, когда температура достигает "критического" значения 270°C, начинается каталитическая реакция. Окись углерода превращается в двуокись (углекислый газ), углеводороды превращаются в воду и опять же двуокись углерода, а окислы азота превращаются в воду и азот. Все это для окружающей среды менее вредно.
Каталитические нейтрализаторы способны довольно эффективно снижать токсичность выхлопа, при этом они не влияют на потребление топлива и мощность двигателя. При наличии катализатора слегка возрастает обратное давление выхлопа, от чего двигатель теряет 2–3 л.с., но это, практически, вся "плата" за очистку выхлопа. Однако, установка каталитического нейтрализатора – не идеальное решение. Теоретически, он должен служить бесконечно, так как вышеупомянутые драгметаллы служат лишь катализатором, который при химической реакции, как известно, не расходуется. На практике же жизнь катализатора имеет свой предел...
Что их губит
Отказ каталитического нейтрализатора может произойти по нескольким причинам, хотя, обычно, это процесс постепенный, уловить который без специального оборудования невозможно.
"Сердцевина" большинства катализаторов изготовлена из керамики – материала, который известен своей хрупкостью. Автомобиль может на скорости попасть в выбоину, удариться обо что-то или даже просто "чиркнуть" корпусом катализатора по камню, и от этого каталитический "кирпич" может треснуть. После этого потеря "сердцевиной" своих рабочих качеств – дело времени.
Конверторы нового поколения, содержащие металлический монолит, не столь уязвимы по этой части. Разбить их, конечно, можно, но, во всяком случае, не так просто.
Враги катализатора
Кроме физического разрушения существует еще одна частая причина выхода из строя катализатора. Топливо. Он чрезвычайно чувствителен к составу топлива. Если бензин этилированный, то тетраэтил свинца, содержащийся в нем, откладывается на активной поверхности каталитического "кирпича" и быстро "засаливает" ее, от чего всякие реакции прекращаются. Уж, кажется, на заправках и наконечники шлангов стали ставить разного размера, и раздаточные колонки красят в разные цвета, и пишут об этом на каждом углу, а все равно потребители иногда путают и заливают не тот бензин. А ведь достаточно "сжечь" полбака такого бензина, и катализатор погибнет безвозвратно.
Но не только этилированный бензин – враг катализатора. Катализатор можно погубить и неэтилированным, если неисправна система управления двигателем, неполностью сгорает смесь или двигатель сильно изношен.
Тройные каталитические нейтрализаторы ("тройные" потому, что катализатором служит совокупность трех драгоценных металлов) устанавливают только на те машины, двигатели которых оборудованы замкнутой системой контроля выхлопа. Перед катализатором установлен кислородный датчик, который отслеживает состав выхлопа и передает эти данные в центральный процессор. В зависимости от содержания кислорода в выхлопе, БЭУ регулирует состав горючей смеси и зажигание так, чтобы поддерживались их оптимальные значения. Это служит главной защитой для катализатора, а также обеспечивает экономию топлива и эффективность работы двигателя. Катализатор не переносит больших отклонений в составе рабочей смеси. Плохо отрегулированный двигатель с повышенным содержанием углеводородов в выхлопе просто гробят катализатор. Если же смесь слишком бедная, это может вызвать резкий перегрев катализатора, от чего снова пострадает монолит, только уже "физически". Таким образом, "жизнь" катализатора зависит от исправности системы управления двигателем.
Многое зависит и от исправности самого кислородного датчика. С "возрастом" он становится "ленивым" или совсем выходит из строя, что сказывается на составе смеси и, соответственно, на исправности катализатора.
Испортить катализатор может и выхлоп сильно изношенного двигателя, сжигающего масло. Оно, попадая вместе с выхлопом в катализатор, "запекается" на поверхности монолита, подобно лаку, и не дает катализатору работать.
Есть и другие вредные факторы. Например – свечи. Неподходящие свечи не будут давать полного сгорания, что может вызвать в катализаторе губительную реакцию расплавления.
Будьте очень осторожны в применении присадок к бензину или маслу. Большинство об этом не задумывается, а ведь присадки тоже могут вредно воздействовать на катализатор. Если на продукте не написано: "совместим с катализатором", лучше не рискуйте.
Еще один опасный случай – запуск двигателя буксировкой. При этом может происходить попадание в катализатор просто чистого бензина. Это, во-первых, отравляет катализатор, но также может вызвать мгновенную реакцию и даже взрыв. Смотрите также, куда едете – старайтесь не попадать в глубокие лужи. Рабочая температура катализатора составляет порядка 900°C. Внезапное попадание его в воду может быть фатальным.
В целом, замечено, что на срок службы катализатора влияют условия эксплуатации. Больше страдают катализаторы на машинах, эксплуатируемых в городских условиях, когда двигатель часто заводят. С другой стороны, при длительной высокоскоростной езде по магистралям катализатор также портится от того, что перегревается.
Наконец, вы поступите разумно, если станете регулярно осматривать всю систему выхлопа. Если сломаны кронштейны или отвалились резиновые подвески, выхлопная труба будет вибрировать, передавая на катализатор ненужные нагрузки.