Данная статья носит описательный характер и может быть актуальна для любой марки автомобиля.
Через выпускную трубу, соединенную с выходом выпускного коллектора или коллекторной головки, отработавшие газы направляются в каталитический нейтрализатор, а затем — в глушитель. Если V-образ-ный двигатель оснащен одиночной системой выпуска, сбор отработавших газов из двух выпускных коллекторов в общую выпускную трубу осуществляется через предусмотренный в ней Y-образный переход. В автомобилях со сдвоенной системой выпуска от каждого выпускного коллектора идет отдельная, независимая система выпуска отработавших газов. В большинстве случаев выпускная труба состоит из нескольких частей, чтобы ее можно было смонтировать в пространстве, доступном под автомобилем. Между выпускным коллектором и глушителем устанавливается каталитический нейтрализатор (дожигатель) с целью снижения токсичности выхлопных газов. Нейтрализатор представляет собой кожух, изготовленный из жаропрочного металла (рис. 6.35), в котором находится засыпка гранул, покрытых слоем катализатора, или монолитная сотовая решетка, покрытая слоем катализатора.
Рис. 6.35. Типичный каталитический нейтрализатор
Тонкая труба, подсоединенная сбоку к его корпусу, — это воздуховод, идущий от насоса системы нагнетания воздуха. Дополнительный воздух, нагнетаемый воздушным насосом, необходим для окисления токсичных соединений и превращения их в безвредные Н20 (воду) и CO (углекислый газ).
Принцип работы каталитического нейтрализатора
В нейтрализаторе используются в небольших количествах родий, палладий и платина. Эти химические элементы выполняют функцию катализатора (вещества, которое стимулирует протекание химическое реакции, но само не вступает в нее). При прохождении отработавших газов через каталитический нейтрализатор, в его первой камере происходит химическое разложение окислов азота (NOx) на кислород и азот. Во второй камере каталитического нейтрализатора происходит окисление большей части углеводородов и окиси углерода, оставшихся в отработавших газах, в результате которого получаются безвредный углекислый газ (СO2) и водяной пар (Н2О). В ряде конструкций двигателей предусмотрена система непрерывного или импульсного нагнетания воздуха, обеспечивающая дополнительное количество воздуха, которое может потребоваться в ходе процесса окисления (рис. 6.36). Сначала 1960-х годов во многих нейтрализаторах применяется также церий,— элемент, который способен аккумулировать кислород. Назначение церия заключается в обеспечении кислородом катализатора в том случае, когда смесь отработавших газов — богатая и кислорода оказывается недостаточно для полного окисления химических соединений. Когда смесь отработавших газов — бедная, церий поглощает избыточный кислород.-
Рис. 6.36. Вид в разрезе на трехкомпонентный каталитический нейтрализатор
Видна труба нагнетания воздуха, установленная по центру между восстановительной и окислительной камерами нейтрализатора. Обратите внимание на небольшие отверстия в этой трубе, предназначенные для равномерного распыления воздуха, закачиваемого воздушным насосом, по торцу задней, окислительной, камеры нейтрализатора.
Для правильной работы каталитического нейтрализатора необходимо обеспечить изменение состава смеси отработавших газов в процессе ее прохождения через каталитический нейтрализатор — от обогащенной до обедненной:
- Для восстановления кислорода (О) из окислов азота (NOx) смесь должна быть обогащенной.
- Для того, чтобы хватало кислорода для окисления углеводородов (НС) и окиси углерода (СО) (реакции соединения кислорода с углеводородами и окисью углерода, в результате которой образуются вода H2O и углекислый газ CO₂, смесь должна быть обедненной.
В случае нарушения нормальной работы каталитического нейтрализатора необходимо проверить правильность состава топливно-воздушной смеси, поступающей в двигатель, и исправность системы зажигания.
Проверка постукиванием
Это простой способ проверки заключается в следующем: постучите (легко!) по корпусу каталитического нейтрализатора легким молотком с резиновым бойком. Если подложка катализатора разрушилась, то при постукивании он будет издавать тарахтящий звук. Если нейтрализатор тарахтит, то он подлежит замене (рис. 6.37). В главе 8 приведено подробное описание методики проверки выпускной системы на пропускную способность
Может ли каталитический нейтрализатор выйти из строя, но не потому, что он забит нагаром?
Да, может. Каталитические нейтрализаторы выходят из строя не только из-за механического засорения, но и вследствие химического повреждения, или отравления. Поэтому каталитический нейтрализатор должен быть проверен не только на наличие физических повреждений (засорение) путем измерения противодавления или разрежения и с помощью простукивания, но также и на повышение температуры. Эта проверка, выполняемая обычно с помощью ИК-пирометра или с помощью пропанового теста, позволяет оценить эффективность работы нейтрализатора.
Рис. 6.37. Этот каталитический нейтрализатор разорвало в результате взрыва в нем бензина, содержавшегося в переобогащенной смеси отработавших газов. Очевидно, в каталитический нейтрализатор попал чистый бензин и достаточно было искры, чтобы он взорвался. В диагностике этого нейтрализатора уже нет никакой необходимости.
Рис. 6.38. Температура на выходе нейтрализатора должна превышать температуру на входе в него по крайней мере на 10%
Этот нейтрализатор отличается чрезвычайно высокой эффективностью работы. Температура на входе в него составляет 450°F (232°C). Десять процентов от 450°F составляет 45°F (450°F+45°F=495°F (257°C)). Иными словами, для того чтобы нейтрализатор считался нормально функционирующим, температура на его выходе должны быть не ниже 495°F. В данном случае она составляет 525°F (274°C) и превышает температуру на входе нейтрализатора более чем на 10%. Если нейтрализатор вообще неработоспособен, то температура на его выходе будет ниже температуры на входе в него.
Каталитические нейтрализаторы не "умирают" сами по себе.
Каталитические нейтрализаторы стимулируют протекание химических реакций, но сами не вступают в них. Таким образом . они не подвержены износу и старению. Если установлено, что каталитический нейтрализатор вышел из строя (потерял работоспособность или полностью засорен), ищите причину, по которой это произошло. Помните следующее:
"Каталитические нейтрализаторы не умирают сами по себе — их гибель всегда вызвана какой-то внешней причиной".
При обнаружении выхода из строя каталитического нейтрализатора в число проверяемых компонентов необходимо обязательно включить все компоненты системы зажигания и топливной системы. Избыточное содержание несгоревшего топлива в отработавших газах может стать причиной перегрева и выхода из строя каталитического нейтрализатора. Для обеспечения максимальной эффективности работы каталитического нейтрализатора должен поддерживаться необходимый состав топливно-воздушной смеси, а для этого кислородный датчик должен быть работоспособным и измерять содержание кислорода с частотой от 0,5 до 5 Гц.