Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

В составе выхлопных газов автомобиля содержится довольно много токсичных веществ. Для предотвращения их попадания в атмосферу используется специальное устройство, получившее название “каталитический нейтрализатор” (более известный как “катализатор”). Он устанавливается на автомобилях, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, работающих как на бензине, так и на дизельном топливе. Зная принцип работы катализатора, вы сможете понять важность его работы и оценить последствия, которые может вызвать его удаление.

Конструкция и функции каталитического нейтрализатора

Нейтрализатор является частью системы выхлопа. Он располагается сразу за выпускным коллектором двигателя. Катализатор состоит из:

• Металлический корпус (монтажный мат), имеющий входной и выходной патрубки.
• Керамический блок (монолит). Представляет собой пористую структуру с множеством ячеек, которые увеличивают площадь соприкосновения выхлопных газов с рабочей поверхностью.
• Каталитический слой – специальное напыление на поверхностях ячеек керамического блока, состоящее из платины, палладия и родия. В последних моделях для напыления иногда используется золото – драгоценный металл, который имеет более низкую стоимость.
• Металлический кожух. Выполняет функции теплоизоляции и защиты катализатора от механических повреждений.

Главная функция каталитического нейтрализатора – это нейтрализация трех основных токсических компонентов отработавших газов, поэтому он получил свое название – трехкомпонентный. Вот эти нейтрализуемые компоненты:

• Окислы азота NOx – компонент смога, причина кислотных дождей, ядовиты для человека.
• Угарный газ СО – смертельно опасен для человека при концентрации в воздухе от 0,1%.
• Углеводороды CH – компонент смога, отдельные соединения канцерогены.

Принцип действия катализатора

На практике трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет следующий принцип действия:

• Выхлопные газы из двигателя попадают внутрь керамических блоков, где проникают в ячейки, полностью заполняя их.
• Металлы-катализаторы палладий и платина провоцируют реакцию окисления, в результате которой несгоревшие углеводороды СН преобразуются в водяной пар, а угарный газ СО в углекислый.
• Восстановительный металл-катализатор родий преобразует NOx (оксид азота) в обычный безвредный азот.
• В атмосферу выпускаются очищенные отработавшие газы.

Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то возле катализатора всегда находится сажевый фильтр. Иногда эти два элемента могут быть совмещены в единую конструкцию.

Рабочая температура катализатора играет решающую роль в эффективности процесса нейтрализации токсичных компонентов. Реальное преобразование начинается только после достижения 300°С. Идеальной, с точки зрения эффективности и срока службы, считается температура от 400 до 800°С. В диапазоне температур от 800 до 1000°С наблюдается ускоренное старение нейтрализатора. Длительная работа при температуре свыше 1000°С оказывает губительное воздействие на катализатор. Альтернативой керамике, выдерживающей высокие температуры, является металлическая матрица из гофрированной фольги. Катализаторами в такой конструкции выступают платина и палладий.

Срок службы катализатора

Средний ресурс катализатора составляет 100 тыс. километров пробега, но при правильной эксплуатации он может исправно функционировать и до 200 тыс. километров. Основные причины раннего износа – неисправность двигателя и качество топлива (топливовоздушной смеси). При наличии обедненной смеси происходит перегрев, а при слишком богатой возникает засорение пористого блока остатками несгоревшего топлива, что препятствует протеканию необходимых химических процессов. Это приводит к тому, что срок службы каталитического нейтрализатора существенно снижается.

Еще одной распространенной причиной неисправности керамического катализатора являются механические повреждения (трещины), возникающие при механических воздействиях. Они провоцируют быстрое разрушение блоков.

При возникновении неисправностей работа каталитического нейтрализатора ухудшается, что фиксируется при помощи второго лямбда-зонда. В этом случае электронный блок управления сообщит о неисправности, выдав на приборной панели ошибку «CHECK ENGINE». Также признаками выхода из строя являются дребезжание, увеличение расхода топлива и ухудшение динамики. В этом случае его меняют на новый (оригинального производства или универсальный). Почистить или восстановить катализаторы невозможно, а поскольку это устройство имеет высокую цену, многие автомобилисты предпочитают просто удалить его.

Можно ли удалить катализатор

При удалении катализатора его очень часто заменяют на пламегаситель. Последний выравнивает поток выхлопных газов. Его установка рекомендуется для устранения неприятных шумов, которые возникают при удалении катализатора. При этом, если вы выбрали именно удаление, лучше полностью снять устройство и не прибегать к рекомендациям некоторых автомобилистов пробить в нем отверстие. Подобная процедура улучшит ситуацию только на время.

В автомобилях, соответствующих экологическим стандартам Евро-3, помимо удаления катализатора необходима перепрошивка электронного блока управления. Ее обновляют до версии, в которой отсутствует каталитический нейтрализатор. Также можно установить эмулятор сигнала кислородного датчика, который избавит от необходимости перепрошивать ЭБУ.

Наилучшим решением при поломке каталитического нейтрализатора будет его замена на оригинальную деталь в специализированном сервисе. Таким образом будет исключено вмешательство в конструкцию автомобиля, а его экологический класс будет соответствовать заявленному производителем.

Что такое каталитический обогреватель – какой выбрать

Как всегда, с приходом зимы, вопрос отопления становится актуальным. На это указывает повышенный спрос на обогреватели для бытового и промышленного применения. На рынке отопительного оборудования предлагается огромное количество приборов обогрева, различающихся по своей конструкции, принципу работы и устройству нагревательного элемента.

Отечественный потребитель уже смог по достоинству оценить новинку – каталитический обогреватель. Используемый принцип работы в корне отличается от того, что используется в традиционных приборах обогрева. Что такое каталитический обогреватель? Какие преимущества и недостатки имеет прибор отопления и на что обращать внимание при выборе?

Как работает каталитический обогрев

Практически все обогреватели, принцип действия которых основан на сжигании топлива, для получения тепловой энергии имеют общий недостаток. В процессе горения выделяется большое количество продуктов сгорания, что сказывается на эффективности приборов и необходимости обеспечить газоотведение и усиленный приток воздуха.

Обогреватели с каталитическим элементом полностью лишены этого недостатка. Сжигание топлива происходит беспламенным методом. Процесс обогрева осуществляется следующим образом:

Поверхность катализатора разогревается до 200 – 500°С.

В специальной камере подготавливается воздушно-топливная смесь.

На горячую пластину, изготовленную из стекловолокна, с добавлением платинового порошка, подаются пары бензина или сжиженного газа.

Под действием катализатора происходит беспламенное горение.

Принцип работы каталитического обогревателя является полностью безопасным и экологичным, превосходит по теплоэффективности обычную газовую горелку, что и объясняет постоянно растущую популярность устройства.

Разновидности каталитических горелок-обогревателей

Существует несколько разновидностей каталитического оборудования, отличающегося по принципу работы и используемому топливу. Внутреннее устройство влияет на технические и эксплуатационные характеристики.

Газовый, бензиновый, мультитопливный обогреватель, какой вариант предпочтительнее?

Отопительное оборудование, использующее катализатор для окисления топлива, можно разделить на три основных категории:

Газовые обогреватели – модели, работающие от баллона со сжиженным газом. Технические характеристики позволяют использовать пропан-бутановую смесь. Чаще всего применяются для гаража, загородного дома. Мощные обогреватели используются для обогрева строительных объектов, автомастерских и т. д. При сжигании газовоздушной смеси не выделяется копоти и вредных примесей. С помощью газовых нагревателей рекомендуется отапливать помещения с площадью более 20 м². Максимальная производительность модели, дополнительно оснащенной ТЭНом и тепловентилятором, достигает 4,9 кВт.

Каталитические обогреватели на бензине – имеют встроенный резервуар для топлива, соединяющийся с каталитическим патроном. Пары бензина поступают непосредственно на катализатор, где и происходит окисление. Обладают небольшими габаритами, поэтому пользуются особой популярностью у рыбаков, охотников, тех, кто занимается спортивным туризмом и просто любит отдыхать на природе в палатке.
Некоторые модификации дополнительно снабжены функцией приготовления пищи. В таком случае сверху горелки устанавливается варочная панель.

Обогреватели на техническом спирте и сухом горючем – малогабаритные модели, предназначенные для полевых условий. В процессе беспламенного горения выделяется достаточное количество тепла, чтобы нагреть руки, просушить одежду, подогреть воду и разогреть еду.
Туристические обогреватели каталитического типа горения, имеют вес около 1-1,5 кг. В конструкции предусмотрен отсек для установки газового баллона или встроена емкость для спирта.

Инфракрасный или обычный обогреватель?

ИК излучатели оснащены тепловыми керамическими панелями и отражателем, обеспечивающим локальное точечное воздействие. В основе работы лежит преобразование тепловой энергии в инфракрасное излучение.

Модели предназначены для дома, обогрева открытых площадок и т.д. В основном инфракрасный обогреватель каталитического типа потребляет газ, что и обеспечивает высокую производительность устройства.

Бытовые каталитические обогреватели на жидком топливе или газе не использующие принцип инфракрасного излучения, также востребованы. В модельном ряде присутствуют как миниатюрные переносные устройства, так и большие установки, габаритами напоминающие котел.

Принцип работы оборудования связан с нагревом воздуха в помещении. Поэтому для увеличения производительности мощные установки укомплектованы тепловентиляторами.

Каталитический излучатель какой марки лучше выбрать

Модельный ряд представлен всего несколькими производителями. Как показывают отзывы потребителей, хорошую качественную продукцию предлагают следующие компании:

Автономный малогабаритный газовый каталитический обогреватель для палатки предлагает компания Campingaz. В линейке оборудования Campingaz представлены несколько различных модификаций, отличающихся по типу назначения. В походе удобно использовать модель Bluecat. Работает на баллонном газе. Баллончик вставляется в корпус. Розжиг осуществляется пьезоэлементом.

Каталитический обогреватель для рук на спирту – миниатюрная модель, помещающаяся на ладони руки. Популярностью пользуется грелка Kovea. Преимуществом продукции Kovea является продуманный дизайн и эффективная работа устройства. Компания также предлагает специальный очищенный технический спирт к обогревателю.

Портативный бензиновый каталитический обогреватель для палатки – оборудование предлагает американская компания Coleman, специализирующаяся на изготовлении аксессуаров для туристов. Для работы Coleman используются специальные газовые картриджи. Время горения без дозаправки 14 часов.

Оборудование для отопления дома – мощные и производительные установки предлагает компания Bartolini. Модель снабжена тепловентилятором, работает в автономном режиме. Используется для отопления жилого помещения в качестве основного или вспомогательного источника тепла.

Плюсы и минусы каталитического обогрева

Устройство каталитической горелки-обогревателя и используемый принцип обогрева напрямую сказывается на преимуществах и недостатках оборудования. В качестве плюсов обогрева с использованием катализатора можно выделить следующее:

Благоприятно воздействует на микроклимат помещения. Каталитический газовый обогреватель хорош тем, что в процессе работы практически не сжигается кислород, не выделяются вредные вещества.

Безопасность – в процессе эксплуатации исключается возникновение пожара, отравление угарным газом и т.д. Это позволяет одинаково безопасно использовать нагреватели, как для обогрева палатки, так и частного дома, или промышленного цеха.

Автономность – в каждом нагревателе установлен терморегулятор, помогающий выставить необходимую мощность. После включения, установка работает в автономном режиме.

Мобильность – даже мощные производительные обогреватели легко передвигать с помощью колесиков на корпусе. Мобильные станции имеют небольшой вес и габариты, что позволяет поставить нагреватель в сумку или рюкзак.

Существуют определенные недостатки использования катализатора при горении топлива:

Рабочий ресурс обогревателя составляет всего около 2500 часов. По мере эксплуатации катализатор постепенно выгорает. Со временем потребуется смена каталитической панели, стоящей приблизительно ⅔ от цены нового обогревателя.

Типовые неисправности связаны с качеством используемого топлива. Катализатор, работающий на бензине или техническом спирте, быстро выходит из строя, если используется плохо очищенное топливо.

Вредны ли каталитические излучатели

Нет! Обогреватели, излучающие инфракрасные волны и использующие для получения тепловой энергии катализатор, не опасны. Конечно, во время эксплуатации следует соблюдать технику безопасности (указания приводятся в инструкции).

Безопасность работы обеспечивается следующим:

ИК излучение – используются волны определенного низкого спектра, оказывающие благотворное влияние на иммунную и нервную систему человека.

В процессе работы используется беспламенное сжигание топлива посредством окисления. В результате в помещении не скапливается угарный газ.

Каталитические обогреватели сравнительно недавно стали доступны отечественному потребителю. Наибольшую популярность системы обогрева получили у любителей активного отдыха. Нагреватели с использованием катализатора – это оптимальное решение для обогрева палаток, строительных объектов. Мощные излучатели эффективны при обогреве помещений с большой площадью.