При сгорании рабочей смеси в двигателе образуются вредные для природы и здоровья человека окись углерода (СО), различные углеводороды (СН) и окислы азота (NOх). В масштабе всей планеты автомобилями выбрасывается в атмосферу половина всех оксидов азота, 40% углеводородов, 65% угарного и 15% углекислого газов. С загрязнением окружающей среды призван бороться каталитический нейтрализатор – устройство в выпуской системе, в котором происходит сложный химический процесс. Внутри корпуса из нержавеющей стали расположен «кирпич», имеющий сотовую структуру. У этого монолита огромная площадь поверхности, покрытая тончайшим слоем специального сплава, содержащего платину, родий и палладий, – он и является катализатором. Отработавшие газы «омывают» поверхность монолита. Когда температура достигает критической отметки 270°С, начинается каталитическая реакция. При этом значительная часть токсичных веществ превращается в малотоксичные. Окись углерода (СО) – в двуокись (углекислый газ СО2), углеводороды (СН) – в воду (Н2О) и опять же двуокись углерода (СО2), а окислы азота (NOх) – в воду (Н2О) и азот (N). Эти вещества безопасны или менее вредны для окружающей среды и человека.

Рабочий элемент – основа катализатора – может быть изготовлен как из керамики, так и из металла.

В Европе нормы токсичности изначально были ограничены стандартами Евро – 0, 1, 2, 3 (в Украине – Евро 2), а сейчас более жесткими Евро 4. Эти нормы отличаются уменьшенным содержанием в выхлопных газах окиси углерода (CO), углеводородов (CH) и ядовитого диоксида NO2, в который при охлаждении превращается моноксид азота (NO). Выхлоп обычного карбюраторного мотора или впрыскового, но без катализатора по уровню СО и СН примерно в 7–10 раз «грязнее» отработавших газов современной иномарки, соответствующей стандарту Евро 4. Двигатель с Евро 0 в режиме прогрева выбрасывает в атмосферу 280 различных токсичных веществ, в том числе и окиси свинца, кадмия, меди, цинка, никеля, хрома…

Разновидности
В современных дизелях катализатор часто совмещают в одном корпусе с сажевым фильтром.
Первые нейтрализаторы были односекционными двухкомпонентными и могли бороться лишь с CO и CH. В состав современных трехкомпонентных двухсекционных окислительно-восстановительных нейтрализаторов входит еще и родий, превращающий окислы азота в собственно азот.

Наиболее эффективным является трехкомпонентный селективный двухсекционный каталитический нейтрализатор с обратной связью, которую обеспечивает лямбда-зонд (кислородный датчик), отслеживающий объем свободного кислорода в выхлопе и подающий электронике сигнал – обогащать или обеднять смесь. Однако оснащенный катализатором двигатель теряет от 5 до 10% максимальной мощности – в зависимости от соответствия тем или иным нормам.
Катализатор служит примерно 150 тыс. км, причем это во многом зависит от исправности систем питания и зажигания, а также качества топлива.

Симптомы «больного» катализатора

Начало конца дает о себе знать пропаданием временами тяги и ухудшением «приемистости» машины на высоких оборотах. Горячий двигатель хуже запускается, а обороты набирает медленно. Существует субъективная проверка состояния катализатора – «полный газ с холостых». Если при этом мотор медленно набирает обороты и останавливается на трех-четырех тысячах, виноват, вероятнее всего, именно катализатор.

Если двигатель вообще не заводится, в момент запуска приложите руку к выхлопной трубе, чтобы почувствовать, идут ли оттуда отработавшие газы. Если их нет, значит, катализатор вообще «запекся».

Наконец получить объективный ответ на вопрос, исправен ли катализатор, поможет проверка уровня СО в выхлопе, давления в выпускном коллекторе или отсоединение выпускной системы от приемной трубы (если не используется катколлектор, где корпус катализатора совмещен с выпускным коллектором).

Причины «смерти»
Катализатор выходит из строя по нескольким причинам. Это может быть механическое повреждение, например, от удара, в результате чего рассыпается керамическая сердцевина.

Однако основная причина сокращения ресурса катализатора – некачественное топливо. Если бензин содержит большое количество железосодержащих присадок, то частицы металла покрывают активную поверхность, из-за чего реакции прекращаются. Катализатор также не любит отклонений в составе рабочей смеси.

еотрегулированный двигатель с повышенным содержанием углеводородов в выхлопе просто уничтожает его. Слишком бедная смесь вызывает перегрев монолита, от чего он также страдает. Если в выпускной тракт проникает масло (например, из-за изношенной поршневой группы), оно оседает на активной поверхности и «запекается» подобно лаку. При запуске мотора «с толкача», с помощью буксира, в катализатор может попасть несгоревший бензин, что способно вызвать химическую реакцию вплоть до взрыва. Не любит раскаленный до 900 градусов корпус и контакта с холодной водой во время форсирования водных преград.

По утверждению специалистов СТО, в последнее время проблемы с катализаторами возникают также из-за перенасыщения бензина присадками, которые повышают температуру отработавших газов. Это становится причиной оплавления его сот и выхода из строя.

Решение проблемы
Чтобы корпус выбитого катализатора (2) не был источником дополнительного шума, на его место лучше установить прямую трубу (2) или пламегаситель.

В случае выхода катализатора из строя проблему решают двумя путями – покупкой и установкой нового узла или выбиванием из корпуса старого забитого рабочего элемента. Первый вариант значительно дороже, однако он не создает дополнительных проблем. Да и атмосфера загрязняется меньше. При выбивании старого катализатора могут возникнуть побочные негативные эффекты. Во-первых, из-за изменения характеристик выпускного тракта может повыситься расход топлива. Во-вторых, если катализатор удалить из системы с двумя лямбда-зондами, может потребоваться перепрограммирование ЭБУ мотора (1500–3000 грн.), так как электроника постоянно будет подавать сигнал неисправности.

СО, СН и другие

Углеводороды (СН) появляются в выхлопных газах в основном из-за не сгоревшего полностью топлива. Больше всего CH выбрасывается при переобогащенной смеси и на переходных режимах работы мотора. Другой вредный компонент – CO образуется в выхлопной трубе также вследствие неполного сгорания топлива. Оксид углерода (угарный газ) представляет собой бесцветный, но очень ядовитый газ без вкуса и запаха. Даже концентрация СО 0,01% во вдыхаемом воздухе вызывает сильную головную боль, а 0,3% может привести к летальному исходу. Кроме того, в результате сгорания топлива образуется моноксид азота (NO), который при охлаждении окисляется до ядовитого диоксида NO2. Попавшие в атмосферу оксиды азота вступают в реакцию с несгоревшими углеводородами (тем же этиленом и бутаном), в результате чего в крупных городах наблюдается ядовитый смог. Поэтому двигаясь за чадящим впереди автомобилем, заблаговременно включайте систему рециркуляции воздуха в салоне, а если ее нет, постарайтесь держаться подальше от них.