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:

АВТОМОБИЛЬНЫЙ КАТАЛИЗАТОР: ФУНКЦИИ, ВИДЫ И МОЖНО ЛИ ЕГО УДАЛЯТЬ?

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильным катализатором (нейтрализатором) отработанных выхлопных газов, для чего он нужен и как проверить его на работоспособность. Кроме того, расскажем про основные особенности катализатора отработанных газов, в паре, с какими устройствами он функционирует и где располагается этот фильтрующий элемент выхлопной системы транспортного средства. В заключении мы поговорим, о том почему подавляющее большинство автовладельцев машин оборудованных нейтрализатором, производят его удаление из системы отработанных газов, а также установим, какую пользу или вред приносит процедура по устранению этого фильтрующего элемента на основные узлы силовой установки транспортного средства.

Для того, чтобы понять для чего нужен автомобильный катализатор (нейтрализатор) отработанных выхлопных газов, а также как он функционирует, необходимо знать его основные особенности и функции, которые он выполняет, а также, как взаимодействует с другими узлами транспортного средства. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление об автомобильном катализаторе, а также об основных правилах проверки этого устройства на работоспособность. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автовладельцами: “Можно ли удалять катализатор из системы отработанных газов транспортного средства и есть ли от этого какая то польза?”.

1. Понятие и особенности автомобильного катализатора

Автомобильный катализатор или нейтрализатор каталитического типа – это один из видов систем очистки отработанных выхлопных газов транспортного средства, который обеспечивает благодаря своему внутреннему фильтрующему элементу значительно сокращать выбросы углекислых паров в окружающую среду. Благодаря таким элементам системы отработанных газов, большинство современных автомобилей можно отнести к экологическому классу Евро 5 или Евро 6. Эти экологические классы определяют объем выброшенных в атмосферу вредных веществ автомобилем, как соотношение веса вредных газов (измеряется в граммах) на километр пробега транспортного средства.

Таким образом, катализатор, он же нейтрализатор является специальным устройством, которое располагается в выхлопной системе с целью очистки отработанных газов автомобиля. При помощи определенных химических реакций вредные вещества, которые загрязняют атмосферу, преобразуются в менее пагубные, а затем просто выходят из глушителя машины и испаряются. К работе нейтрализатор приступает только после нагревания, то есть, когда мы запускаем холодный, не прогретый мотор, то катализатор какое то время бездействует, так как он ждет определенного температурного режима от двигателя.

Вместе с катализатором в паре также функционируют кислородные датчики, которые в свою очередь определяют состав топливно-воздушной смеси, а также соотношение воздуха и бензина/солярки в горючем. Дело в том, что от соотношения топлива и воздуха напрямую зависит, какой будет конечный состав смеси: обедненной или наоборот обогащенной. Благодаря датчикам кислорода, в зависимости от показаний, они помогают каталитическому нейтрализатору управлять процессом по очистке отработанных газов от вредных веществ, содержащихся в них.

Как мы ранее продемонстрировали на изображении, располагается каталитический нейтрализатор в автомобильной выхлопной трубе по середине, между силовой установкой и глушителем. Катализатор в обязательном порядке должен закрываться дополнительным экраном, который располагается снизу днища кузова транспортного средства. Это делается для того, чтобы обеспечить оптимальный температурный режим нейтрализатора при нагреве, а также защитить рядом находящиеся элементы и детали кузова автомобиля, так как в процессе работы он зачастую раскаляется практически до красна.

2. Как проверить автомобильный катализатор на работоспособность

У любого каталитического нейтрализатора бывает 3 вида состояния, такие как: не рабочее, частично рабочее и рабочее (полностью исправное). Данные состояния отражают то, как ведет себя автомобиль, а точнее его силовая установка при каждом из них. Например при полностью исправном нейтрализаторе, двигатель машины ведет себя стандартно, лампочка перегрева катализатора на приборной панели не загорается при работе мотора и вопросов к фильтрующему узлу нет.

Когда катализатор находится в состоянии частично рабочем, то у силовой установки автомобиля могут начаться некоторые проблемы, то есть машина может вести себя следующим образом :

– иногда или постоянно может пропадать тяга и оборотистость двигателя на высоких оборотах или например, вчера автомобиль ехал без лишнего напряжения, а сегодня с утра, едет так, как будто ее перегрузили тяжелым грузом;

– как правило, на холодном или на сильно прогретом двигателе автомобиль начинает заводится не с первого раза, мотор приходиться долго “гонять” прокручивая стартер для того, чтобы наконец завести;

– в том случае, когда резко пропадают обороты силовой установки, то есть при нажатии на педаль газа, стрелка тахометра с большим усилием поднимается к 2 или 4 тысячам оборотов в минуту, а затем там и замирает. В этом случае дополнительным симптомом еще также служит резкое повышение расхода топлива двигателем.

Кроме ранее описанных причин, указывающих на полу рабочее состояние катализатора, имеется еще одна довольно эффективная диагностика фильтрующего элемента выхлопной системы автомобиля. Например, мы начали испытывать с нашей машиной вышеописанные проблемы, тогда нужно завести двигатель и выжать педаль газа до упора, как говорится “в пол“. Если в этом случае силовая установка начнет медленно повышать обороты, а потом просто остановится в районе 2-3 тысяч оборотов в минуту, а дальше поднимать их не сможет, то это еще одно свидетельство, что мы имеем проблемы с катализатором.

В заключительном, третьем не исправном состоянии каталитического нейтрализатора, автомобиль будет вести себя следующим образом: заводится двигатель будет чрезмерно долго, а в итоге может и не завестись совсем, причем даже не будет “схватывать” свечную искру, как говорится мотор “мертвый” наглухо.

Не рабочее состояние катализатора или нейтрализатора в принципе проверить достаточно просто, необходимо просто в момент заведения транспортного средства подойти к его выхлопной трубе и посмотреть, а лучше почувствовать, приложив руку к выходному отверстию на фактор выхода из нее выхлопных газов. Если газы уверенно выходят, значит еще не все так плохо, а если нет, то нужно готовится к ремонту фильтрующего элемента выхлопной системы или его удалению.

3. Можно ли удалять автомобильный катализатор выхлопных газов

Дело в том, что отсутствие катализатора в автомобили не сыграет ровным счетом никакой роли на оптимальную работу двигателя автомобиля. Дело в том, что главная задача этого устройства очищать выхлопные газы от вредных веществ, в целях защиты природы и окружающей среды, что в принципе почти одно и тоже. Таким образом удалив каталитический нейтрализатор из выхлопной системы транспортного средства мы не ухудшим параметры его силовой установки и прочих ключевых элементов, которые обеспечивают оптимальные ходовые показатели.

Как правило, у наших сограждан вопрос экологии на повестки никогда не стоял, а покупка нового катализатора при не исправном старом, в принципе тоже редко рассматривается, так как удовольствие это совсем не из дешевых. Поэтому примерно 90 процентов автовладельцев просто удаляют этот элемент выхлопной системы, а не покупают новый. Почему так дорого стоит новый катализатор, спросите вы, ведь в нем нет ничего необычного? Дело в том, что каталитический нейтрализатор содержит в своем составе определенный вес платины, а это металл не из дешевых, даже золото с ним не сравнится в цене.

Однако хочется предостеречь от довольно распространенной ошибки, которую часто совершают автовладельцы при удалении нейтрализатора из выхлопной системы. Дело в том, что удалять его необходимо только полностью, не пробивать, пытаясь сделать в нем отверстия, а полностью вырезать. Так как никто не даст гарантии, что со временем эти пробитые отверстия не забьются грязью, да и не за коксуются.

Когда производим удаление катализатора, нужно внимательно осмотреть внутренность той емкости, в которой находилось фильтрующее устройство. Нужно это для того, чтобы рассмотреть и увидеть металлическую сетку, которая быстрее всего вросла в поверхность катализатора. Данных сеток может быть несколько, в зависимости от типа фильтрующего элемента. Удалять нужно все, чтобы ничего не напоминало о каталитическом нейтрализаторе.

В заключении отметим, что лучшим вариантом при удалении катализатора системы отработанных газов, будет вваривание гофровой трубы в место, где когда то находился фильтрующий элемент. Дело в том, что это позволит соединить силовую установку с выпускной системой, а также позволит создать дополнительное охлаждение отработанных газов.