После прогрева уменьшает количество некоторых вредных веществ.
Катализатор: устройство и принцип работы
Катализатор — часть системы «Выпуск». Здесь показан бензиновый вариант. У дизеля очистка может включать сажевый фильтр и систему SCR. Катализатор не делает выхлоп безопасным для вдыхания.
Выход из цилиндра
Выпускной клапан открывает канал для газов.
Очистка
Прогретый катализатор помогает уменьшать вредные выбросы.
Снижение шума
Глушитель уменьшает шум, газы выходят по трубе.
Каталитический нейтрализатор в модели «Выпускная система и катализатор»
Керамические соты со стенками 0,1 мм покрыты платиной, палладием и родием. Начиная с 250–300 °C они превращают CO, CH и NOx в CO₂, воду и азот более чем на 95 %.
Признаки неисправности
Ошибка «эффективность катализатора ниже порога», двигатель не тянет и задыхается на высоких оборотах, дребезг внутри корпуса, запах сероводорода.
Неисправности, связанные с деталью
Катализатор оплавлен и забит. Признаки: горит лампа «ошибка двигателя» с кодом эффективности катализатора. Двигатель плохо набирает обороты, на высоких «задыхается», расход растёт, иногда пахнет тухлыми яйцами. Что происходит внутри: после пропусков зажигания несгоревшее топливо догорало в сотах: керамика оплавилась и частично спеклась. Газ проходит с трудом — противодавление выросло в разы, а выжившие соты почти не работают. Кислород не запасается, и нижний датчик повторяет колебания верхнего. Что проверить: сравнить сигналы датчиков: исправный катализатор «сглаживает» нижний. Замерить противодавление (на холостом ходу обычно меньше 0,1 бар) или разрежение во впуске на оборотах. Сначала устранить причину: пропуски зажигания, расход масла.
Как выхлоп становится тише и чище
Из цилиндров выходит газ с температурой до 900 °C, давлением импульсов и примесями: угарный газ CO, несгоревшие углеводороды CH и оксиды азота NOx. Выпускная система отводит его, очищает и глушит.
Собрать и измерить. Коллектор собирает газы четырёх цилиндров в одну трубу. Датчик кислорода сразу за ним сообщает блоку состав смеси.
Нагреть катализатор. Платина, палладий и родий работают только горячими: около 250–300 °C половина вредных газов уже превращается. Поэтому катализатор ставят ближе к двигателю.
Держать λ = 1. В богатой смеси не хватает кислорода, чтобы дожечь CO и CH; в бедной некому забрать кислород у NOx. Блок качает смесь вокруг λ = 1, а катализатор сглаживает эти качания запасом кислорода.
Погасить звук. Средний глушитель поглощает шум волокнистой набивкой, задний — отражением волн в камерах. Подвесы не пускают вибрацию в кузов.
Упрощения модели
Трасса укорочена примерно вдвое, двигатель показан силуэтом. Нагрев катализатора ускорен в 4 раза.
Сигналы датчиков и эффективность посчитаны по упрощённым формулам, без химической кинетики и точного запаса кислорода.
Перфорация и вата нарисованы текстурой, отверстия в трубах не моделируются по отдельности.
Уровень шума — оценка, а не расчёт акустики.
Связанные узлы и детали
Модель показывает принцип работы. Геометрия и режимы упрощены для обучения.