Системы нейтрализации выхлопных газов машины

Статья о нейтрализации выхлопов на бензине и дизеле: состав выхлопных газов, системы нейтрализации. В конце статьи — видео о том, что делать с запахом выхлопа в салоне.

Содержание статьи:

• Выхлопные газы
• Решение для бензиновых двигателей
• Решение для дизельных двигателей
• Проблемы системы нейтрализации выхлопных газов
• Видео о том, что делать с запахом выхлопа в салоне

Проблема загрязнения воздуха и окружающей среды не нова – первые серьезные изменения были отмечены еще в 70-х годах прошлого века. Однако сегодня, спустя почти полвека, ситуация значительно усугубилась: автомобильного транспорта стало значительно больше, вместе с ним возросла концентрация вредных веществ и соединений, попадающих в атмосферу мегаполиса и вызывающих у сограждан серьезные нарушения здоровья.

Борьба за чистоту воздуха привела к созданию так называемых нейтрализаторов для двигателей бензинового и дизельного типа. Сегодня такие системы часто интегрированы в бортовую электронику транспортного средства. Что это за системы и как они работают? Рассмотрим детально.

Выхлопные газы

Во время работы различные системы автомобиля (ДВС, топливная, вентиляционная, а также ходовая часть) выделяют вредные вещества в виде газа и мелкодисперсной пыли. Часть из них – неядовитые соединения, которые содержатся в обычном воздухе. Другая часть является ядовитыми, токсичными и канцерогенными веществами, которые не только негативно влияют на окружающую среду, но и разрушают здоровье человека. Основные загрязнители:

СО (он же – оксид углерода, или угарный газ) не имеет цвета и запаха, однако приводит к патологии ЦНС, угнетению сердечно-сосудистой и дыхательной системы, и в концентрации 0,3% от объема воздуха приводит к летальному исходу. Возникает он в результате неполного сгорания топлива.

СН (углеводороды) – обширная группа соединений с общей структурой, которые возникают при неполном или недостаточно быстром сгорании топлива. К ним относятся парафин, олефин, альдегид, формальдегид, бензол, толуол, ксилол и прочие полициклические соединения. Эти мутагены и канцерогены разрушают органы дыхания и способствуют росту и развитию раковых клеток, в том числе рака крови – лейкемии.

NОх (окислы азота) – основная причина возникновения кислотных дождей, так как при соединении с водой образуются азотная и азотистая кислоты. Это один из серьезных канцерогенов, вызывающих раковые опухоли. Ядовитый газ разрушает органы дыхания и накапливается в крови. Образуется в момент сгорания топлива.

SОх (оксиды серы) аналогично предыдущему химическому элементу. При контакте с водой образуют серную и сернистую кислоты. В состоянии газа вызывает патологию органов зрения и дыхания.

Н2S (сероводород) — вызывает общее отравление организма, возникает при использовании низкокачественного топлива с высоким содержанием серы.

NH3 – аммиак – вызывает слепоту и ожоги верхних дыхательных путей.

Частицы сажи – продукт неполного сгорания топлива и масла. В основном, проблема возникновения канцерогена характерна для дизельных двигателей.

Мелкодисперсные частицы пыли углеводорода, серы, тяжелых металлов менее опасны, так как способны отфильтровываться непосредственно организмом.

Дым синего или белого цвета – продукт испарения масла дизельных двигателей.

СО2 – углекислый газ – вызывает угнетение ЦНС, сердечно-сосудистой системы и органов дыхания, при содержании в атмосфере 6% от общего объема воздуха приводит к летальному исходу.

Прочие, незначительные, но не менее опасные составляющие выхлопных газов: метан, закись азота, фторуглеводород, гексафторид серы.

В современном законодательстве проблема экологии и нормы предельно допустимых выхлопных газов для автотранспортных средств регулируются техрегламентом Таможенного союза ТР ТС 018/2011 в поправке от 11.07.2016. Однако с 11 ноября 2018 и в него будут внесены поправки, ну а пока допускаются следующие предельные показатели: СО — 85 г/кВт•ч, НС — 5 г/кВт•ч, NO — 17 г/кВт•ч.

А к обязательным компонентам автомобилей относятся системы нейтрализации отработавших газов, в том числе сменные каталитические нейтрализаторы (за исключением систем нейтрализации на основе мочевины).

Решение для бензиновых двигателей

Системы нейтрализации выхлопных газов автомобиля бывают двухкомпонентными и трехкомпонентными, причем последние появились сравнительно недавно. Как устроена и работает данная система?

Принцип действия

Работа нейтрализатора заключается в окислении токсичных веществ при помощи катализаторов, в результате чего продукты неполного сгорания топлива дожигаются или разлагаются на безвредные химические элементы и вещества.

Активными компонентами (катализаторами) выступают драгоценные металлы — палладий, платина. Популярны и менее затратны катализаторы на основе оксида меди, кобальта, никеля, ванадия, марганца, железа, алюминия. Нередки катализаторы на основе сплавов стали нержавеющей или легированной, бронзы или латуни.

Конструкция

Основные элементы нейтрализатора – корпус из нержавеющей жаропрочной стали, внутренняя поверхность которой выстлана терморасширительной прокладкой. Внутри бака — газоподводящий и отводящий цилиндр и ячеистые соты, на которые нанесен слой вещества — катализатора.

Ячеистые соты, на которые наносится катализирующий состав, могут быть выполнены из керамики. Такие нейтрализаторы в качестве катализатора используют тонкий слой из драгоценных редких металлов. Это самый дорогостоящий вид систем нейтрализации отработанных газов.

Менее дорогой вариант – ячеистые соты, выполненные методом пайки из тонкой металлической фольги с покрытием из одного из видов вышеназванных составов. Такая система более эффективна, ведь площадь ячеистых сот значительно больше, чем у керамических, а следовательно, способно обработать больший объем отработанных газов.

Устройство в автомобильных системах и порядок работы

Системы нейтрализации выхлопных газов располагаются в непосредственной близости от ДВС, под днищем транспортного средства. Через шарнирное соединение нейтрализатор подсоединяется к выпускному коллектору с одной стороны, и выхлопной системе – с другой.

Для обеспечения качественной химической реакции с участием кислорода системы нейтрализации используют воздушные насосы или виброклапаны. При разогреве системы нейтрализации до 400-800 градусов CO (оксид углерода) и CH (углеводороды) под действием катализаторов превращаются в углекислый газ и воду. Близкое расположение нейтрализаторов к ДВС позволяет снизить количество NОх (окисла азота) сразу после запуска двигателя.

Обратную связь с блоком управления автомобиля нейтрализатору обеспечивают лямбда-зонды, специальные кислородные датчики, или четырехгазовые анализаторы, которые на входе и выходе из системы определяют уровень кислорода и качество очистки выхлопных газов.

Решение для дизельных двигателей

Аналогично бензиновым двигателям, дизели имеют системы нейтрализации выхлопных газов. Однако главной проблемой остается сажа: не до конца сгоревшее топливо под действием химических процессов превращается в твердые мелкодисперсные частицы — канцерогены.

Нейтрализаторы решить эту проблему не способны. Поэтому перед тем, как выхлопной газ попадет в систему нейтрализации, он проходит очистку сажевым фильтром.

Конструкция

Аналогично нейтрализатору, фильтр имеет ячеистые соты, которые в шахматном порядке закрыты накопительными перегородками-фильтрами частиц. Для каждого производителя автомобиля с дизельным двигателем используется своя система контроля данного параметра. Среди видов таких фильтров можно выделить:

• DPF – накопительные фильтры;
• DPNR – фильтры, дожигающие твердые частицы;
• FAP – фильтры с цериевыми присадками для очистки от сажи;
• DPF или SCR – фильтры с присадкой AdBlue, разлагающие NOx (окислы азота) на безвредный азот и водяной пар.

Проблемы системы нейтрализации выхлопных газов

Все вышеописаные системы характерны для автомобилей импортного производства и моделей последнего поколения. Для отечественного автопрома с карбюраторами установка нейтрализатора не популярна, не пользуется спросом, а также может быть весьма накладна.

Существенная стоимость систем нейтрализации выхлопных газов при их выходе из строя на импортных автомобилях чаще всего приводит к попытке избавиться от такой «нужной» детали. А выйти из строя он может по ряду причин:

• Использование некачественного или «улучшенного» присадками топлива;
• Попадание в рабочую полость топлива или масла;
• Нестабильная работа двигателя;
• Механические повреждения корпуса;
• Резкий перепад температур на корпусе.

Предугадать точный пробег нейтрализатора невозможно: на одних машинах он едва ли переваливает за 100 тыс. км, на других отлично ведет себя при пересечении отметки в 200 тысяч.

Как решить проблему системы нейтрализации выхлопных газов? Не стоит спешить и демонтировать нейтрализаторы, ведь борьба за экологию только началась. Кроме того, что могут возникнуть непредвиденные поломки, которые не сможет диагностировать «обманутая» электроника, требования к выхлопам при прохождении ТО ужесточаются, а значит, не все владельцы смогут его пройти. Да и токсичные выхлопы и канцерогены смогут в большой концентрации попасть в салон и нанести непоправимый вред здоровью водителя и пассажиров.

Гораздо целесообразнее проводить своевременную профилактическую проверку состояния нейтрализатора и сажевого фильтра и при возникновении критической для работы поломки или неисправности – заменить на новый. Ведь суммарная стоимость устранения возникших по причине отсутствия этого важного элемента неполадок может быть существенно выше.

Видео о том, что делать с запахом выхлопа в салоне:

Дожигатель выхлопных газов

Пора ли менять катализатор?

Все модели транспортных средств на текущий момент обязательно оборудуются такой деталью, как каталитический нейтрализатор (КН).

КН является частью выхлопной системы авто и выполняет экологическую функцию. Составной частью детали является особый каталитический слой, благодаря которому внутри нейтрализатора протекают химические реакции, позволяющие разделить токсичные вещества на безопасные вещества с образованием конденсата. Благодаря этому автомобильные выхлопы становятся намного чище, хотя и не очищаются на 100%.

Автомобилисты часто называют каталитический нейтрализатор проще — каталик. Кстати, стоит сказать о том, что у автомобилистов неоднозначное отношение к этой детали. Некоторые считают ее полезной, другие же наоборот — стараются сразу после покупки автомобиля удалить ее со своего транспортного средства. Точно сказать, кто из них прав, а кто нет, невозможно. Однако пришедший в негодность катализатор отрицательно сказываются на работоспособности автомобиля.

Дожигатель выхлопных газов, конечно же, не будет работать вечно. Существует целый ряд неисправностей нейтрализатора, которые могут возникать по разным причинам.

Причины неисправности автомобильного катализатора

Производители утверждают, что в среднем катализатор может работать до 150 тысяч километров автопробега. Однако на практике дело обстоит несколько иначе. В ходе эксплуатации транспортного средства могут возникать непредвиденные ситуации, приводящие к более ранней поломке детали. В среднем замена автомобильного нейтрализатора производится не реже одного раза в 3-7 лет. Все зависит от аккуратности автовладельца.

Главной причиной неисправности КН является выгорание каталитического слоя металлов, которым покрываются соты фильтра. Данный процесс естественный, поскольку в процессе использования транспортного средства фильтр детали будет засоряться. Этот процесс может ускориться, если использовать некачественное топливо, в котором много примесей. К сожалению, качество бензинового и дизельного топлива на российских заправках оставляет желать лучшего.

Поскольку автомобильный катализатор является составной частью выхлопной системы и располагается на днище транспортного средства, то он может пострадать из-за механического повреждения транспортного средства вследствие неаккуратного вождения или ДТП. Из-за механического повреждения, чаще всего, страдают керамические катализаторы. При сильном ударе соты такого КН начинают крошиться, что приводит к снижению пропускной способности детали.

Как понять, что катализатор неисправен?

Понять, что автомобильный нейтрализатор пора менять, можно по ряду признаков, а именно:

• на приборной панели загорается ошибка «Check Engine»;
• снижается мощность двигателя;
• появляется нехарактерный грохот под днищем;
• напор газа из глушителя становится неровным и недостаточно сильным.

Замену катализатора должны производить специалисты. Удаленный нейтрализатор выкидывать не стоит, ведь многие компании принимают эту деталь на переработку, выплачивая владельцам сданных деталей существенное денежное вознаграждение.

Нейтрализатор выхлопных газов автомобиля

Выхлопную систему современных транспортных средств производители дополнили каталитическим нейтрализатором (КН), основное предназначение которого заключается в дожигании выхлопных газов, которые производит данный автомобиль. Посредством реализации данной функции проявляется непосредственная забота об окружающей среде, ведь количество вредных выбросов, таким образом, существенно уменьшается.

Разновидности каталитических нейтрализаторов

На сегодняшний день катализаторы разделяются на две основные группы: керамические и металлические. Также отдельной разновидностью катализаторов являются сажевые фильтры. Каждый прибор имеет свои уникальные параметры и характеристики, на которые владельцы ТС непременно обращают внимание при осуществлении замены вышедшего из строя нейтрализатора выхлопных газов на новое и оригинальное оборудование.

Керамические катализаторы отличаются от иных устройств, в первую очередь, тем, что распложенный внутри картридж (наполнитель) произведён из керамики. Соты катализатора могут быть квадратной, круглой или треугольной формы, при этом они полностью сквозные. При условии правильной эксплуатации соты должны отлично просматриваться на свет. Если это не так, значит они забились.

Картридж керамического катализатора внешне напоминает решётку и как любое устройство имеет свои преимущества и недостатки. В первую очередь, что привлекает потребителей, так это доступная цена системы, а недостатком является хрупкость. Преждевременно изделие может сломаться от сильного удара или от погружения в воду, что в результате повлечёт за собой и проблемы с системой зажигания ТС. Керамический катализатор будет даже трудно сдать на утилизацию в скупке, в случае нарушения целостности корпуса.

Более прочными, нежели керамические, считаются металлические катализаторы. Данный вид устройств отличается своей надёжностью и долговечностью, ведь металлическая конструкция наполнителя более устойчива к влаге и различным механическим повреждениям. Цена на такие катализаторы значительно больше керамических модификаций.

Конструкция картриджа представляет собой спиралевидную ячеистую структуру, где соты соответственно сделаны из металла и имеют неправильную форму.

Самыми распространёнными причинами выхода оборудования из строя КН являются:

• использование топлива не наилучшего качества;
• значительный температурный нагрев;
• окончание отведённого производителем катализатору срока годности.

На автомобиле, где установлен металлический каталик можно без опасений ездить по неровным дорогам и даже ямам. Попадающие по КН камни сильно не повредят его корпус, единственное, могут оставить вмятину.

Для авто, которые работают на ДТ, разработаны сажевые фильтры. Они имеют квадратные ячейки, часть которых открыта, а иная часть нет, располагаются они через по порядку. Цена такого оборудования доступна, но при этом повредить их очень просто.

Конструкция авто катализаторов

Система отвода выхлопных газов, которыми сегодня оснащаются новые модели транспортных средств, отвечают за то, чтобы все отработанные газы соединились в один поток и как можно скорее покинули ТС без утечки. Конструкция такой системы имеет некоторые элементы, где каталитический нейтрализатор отработавших газов занимает значимое место.

Конструктивно каждый вид каталитического нейтрализатора отличается от иного по ряду причин, но в основном, современный КН выхлопной системы любого авто представлен двумя главными конструкциями преобразователей: сотами и керамическими бусинами. На практике производители, чаще всего, отдают предпочтение наполнителю из сот.

Учитывая это, конструкция такого авто катализатора состоит из:

• подложки: является высокопрочным материалом пористой структуры;
• внешней рубашки: основное предназначение которой заключается в обеспечении максимально возможной для каталитического материала площади;
• каталитического материала: это может быть платина, палладий, родий. Всё зависит от особенностей производственного процесса.

По правилам катализатор должен устанавливаться после приёмной трубы, но на практике также можно встретить фильтр, прикреплённый к фланцу устройства выпускного коллектора. Принцип функционирования КН достаточно простой, в связи с чем, каждый желающий может самостоятельно разобраться в данном вопросе.

Катализаторы авто оснащены корпусом, блоком-носителем и теплоизоляцией. Конструкция блока носителя представлена множеством сот-ячеек, которые покрываются специальным составом. Рассчитывать на эффективную работу данного состава можно только после того, как система будет хорошо прогрета, а именно будет достигнута температура в 300 градусов по шкале Цельсия. Сверху соты покрываются очень тонкой плёнкой (каталитический слой), которая изготовлена из платиноиридиевого сплава.

Устройство сдерживает оксиды углерода, углеводородов, сажи и иные элементы, находящиеся в выхлопных газах. Остатки вредных веществ, которые не сгорели сразу, далее соприкасаются с нагретой до максимума поверхностью каталитического слоя и догорают окончательно. В процессе горения непосредственно принимает участие имеющийся в отработанных газах остаток кислорода.

Выгодная сдача бу катализатора

В случае, если ваш каталик по ряду причин вышел из строя, его можно сдать в один из пунктов приёма катализаторов. Рынок данных услуг переполнен самыми различными предложениями, но выгодно продать старое устройство можно только при условии сотрудничества с проверенными компаниями.

Такие компании, в первую очередь, ведут данный вид деятельности легально, предоставляют выгодные условия всем своим клиентам, а также принимают катализаторы в любом виде: отечественного и зарубежного производства. В достойных для сотрудничества компаниях работают только специалисты своего дела, с многолетним опытом в данной сфере. Такие сотрудники способны быстро, качественно и грамотно оценить устройство, ведь в данном процессе используют исключительно современные технологии, новое и точное оборудование.

Компании, располагающие собственными основными средствами, могут гарантировать, что после изъятия благородных металлов, последние будут утилизированы по всем правилам. А владелец при этом получает достойное вознаграждение, которое может стать отличным финансовым стартом в процессе приобретения нового устройства или одного из его аналогов.