Катализатор автомобильный что это такое?

vitalxbc › Блог › Катализатор выхлопных газов. Мифы и заблуждения.

Катализатор (не котолизатор — это совсем другое устройство и для других целей…), он же каталитический нейтрализатор, каталитический преобразователь или каталитический конвертер — это устройство в выхлопной системе автомобиля направленное на снижение токсичных выбросов в атмосферу путем восстановления оксидов азота до азота и кислорода, дожига угарного газа и несгоревших углеводородов. В химии катализатор — это вещество ускоряющее или вызывающее химическую реакцию, но само при этом на расходующееся. Такими веществами являются медь, никель, золото, палладий, родий, хром и большинство драгоценных и редких металлических элементов. Принцип работы автомобильного катализатора как раз и основан на способности веществ-катализаторов к ускорению химических реакций. Чаще всего расположен катализатор сразу после приемной трубы, однако иногда его устанавливают прямо на приемной трубе, т.н. катколлектор. Делают это для более быстрого прогрева, так как эффективно работает он только при температурах свыше 300-400С. Однако большой минус такого расположения слишком высокие температуры в рабочем режиме и неприлично маленький срок службы катализатора.

Основные вещества, присутствующие в выхлопе, являются безвредными.

азот (N2)
вода (H2O)
углекислый газ (CO2)

Однако процесс горения не совершенен и помимо безвредных веществ при работе двигателя выделяются крайне токсичные, канцерогенные и довольно вредные для людей вещества.

углеводороды (CHx)
оксиды азота (NOx)
окись углерода (CO)

Современные катализаторы являются трехкомпонентными, т.е. оснащены тремя каталитическими преобразователями, по одному на каждое вещество, которое необходимо снизить. Трехкомпонентный катализатор представляет собой металлический корпус из нержавеющей стали, в котором находится «сотовая» керамическая конструкция или реже конструкция типа «керамические бусины». Сотовая конструкция бывает металлической или керамической и покрыта веществами-катализаторами, обычно это платина, родий или палладий (в последнее время на некоторых моделях начинают применять золото, которое что удивительно дешевле других металлов-катализаторов). Керамическая конструкция более распространена, так как дешевле в производстве, однако у такой конструкции есть большой минус — хрупкость. Достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты треснули и осыпались. В каталитических преобразователях используются два вида катализаторов: восстанавливающий и окислительный.

Восстанавливающий катализатор использует платину и родий, чтобы уменьшить выбросы оксидов азота. Когда молекула оксида или двуокиси азота встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород. Атом азота же связывается с другим атомом азота, образуя газообразный азот N2.
Окислительный катализатор уменьшает количество несгоревшего топлива СН и окиси углерода СО путем их сжигания (окисления) с помощью платины и палладия. Этот катализатор также помогает оксиду углерода вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ. В упрощенном виде эти химические реакции выглядят следующим образом:

CH+O2 -> CO2+H2O;
NO+CO -> N2+CO2;
CO+O2 -> CO2;
NO+H2 -> N2+H2O.

Вследствие этих реакций токсичные, вредные вещества CO, CHx и NOx восстанавливаются или окисляются в безвредную воду H2O, азот N2 и углекислый газ CO2.

Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с сокращением выбросов NOx. Одна из причин в том, что дизельные двигатели сами по себе функционируют в более низком температурном режиме, чем бензиновые, а преобразователи работают лучше при нагреве. Ведущие эксперты в области «зеленого» автомобилестроения придумали новую выхлопную систему, которая помогает исправить этот недостаток. Они впрыскивают водный раствор мочевины в выхлопную трубу до того, как газы достигнут преобразователя. При этом возникает химическая реакция, которая уменьшает количество NOx. Карбамид, также известный как мочевина — органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода. Его можно обнаружить в моче млекопитающих и земноводных, что и объясняет такое название. Мочевина реагирует с NOx с получением азота и водяного пара, снижая количество оксидов азота в выхлопных газах дизельных двигателей более чем на 90 процентов.

Причины выхода катализатора из строя.

Для керамических катализаторов:

-Удар, например, о камень (достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты рассыпались).
-Попадание воды на раскаленный катализатор, например, если заехать в лужу на прогретой машине (также может привести к тому, что соты рассыпятся).
-Неисправность в системе зажигания. Если при пуске двигателя не происходит воспламенение, то топливо может попасть в приемную трубу, а затем и в катализатор и бензин может взорваться в катализаторе (что также может привести к тому, что соты рассыпятся), многократные пропуски зажигания быстро разрушают и даже оплавляют катализатор.

Для всех катализаторов:

-Некачественный (низкое октановое число, содержание смол, дизтоплива) и этилированный бензин.
-Попадание паров и частиц несгоревшего масла (зола не имеет значения) быстро забивают соты.
-Попадание в катализатор антифриза или «левых» жидкостей для промывки топливной системы.
-Переобогощенная топливно-воздушная смесь покрывает катализатор сажей и забивает его.
-Долгая работа двигателя на холостом ходу, пробочная езда, постоянные автозапуски и прогревы.

Признаки неисправного катализатора

-Автомобиль начинает «тупить», ухудшаются динамические характеристики, автомобиль перестает «тянуть», плавают обороты на холостом ходу, двигатель может не разгоняться выше определенных оборотов, катализатор может раскалиться докрасна и даже оплавиться кожух.
-Двигатель начинает «дизелить», громко и жестко работать (сильный подпор выхлопным газам).
-Характерный звон и дребезжание в районе катализатора (соты катализатора рассыпались).
-При перегазовке из выхлопа высыпается «крупа» или белая-серая пыль — частицы катализатора.

Катализаторы не подлежат ремонту, а только замене на родной, либо на универсальный аналог. Также возможна замена катализатора на пламегаситель, с ухудшением норм экологичности до Евро-0 с невозможностью въезда в города большинства цивилизованных стран.

Предпочтительней ставить универсальный катализатор:

-Если автомобиль младше 5-10 лет.
-Если вы не хотите загрязнять атмосферу.
-Если вы планируете выезжать за границу.
-Если вы самостоятельно проходите техосмотр.
-Если работа ДВС без катализатора имеет сложности.

В других случаях более предпочтителен недорогой вариант с пламегасителем и обманкой либо прошивкой.

Средний срок службы современных катколлекторов (находящихся в непосредственной близости к ДВС) около 100-150т.км., катализаторов который устанавливаются снизу авто, после «паука», не менее 250т.км. Нередки случаи жизни катализаторов более 500т.км., только у старых авто, разработки 90х годов, сейчас такое не встречается и считают за чудо, если катализатор прожил 250-300т.км. Все дело в толщине и прочности керамики — раньше не экономили…

Заблуждения и мифы по поводу катализаторов.

-Вопреки расхожим мнениям гаражных, диванных аналитегов и автомастеров, осыпающийся катализатор не может навредить двигателю, вызвать абразивный износ, даже с фазовращателями на впуске и выпуске и катколлектором. Подсос керамической пыли в двигатель попросту НЕВОЗМОЖЕН, особенно если углубиться и посмотреть диаграммы работы двигателя. Выпускные клапана на этапе впуска закрыты ВСЕГДА, когда давление в выхлопной системе превышает давление в камере сгорания. Поэтому керамическая пыль не может попасть в камеру сгорания и наделать задиров на юбках поршня и хоне цилиндров. Тем более при разборках таких двигателей (которые имеют явные задиры и разрушенный катализатор) никакие впрессованные частицы или частицы в масле или фильтрах нигде обнаружены не были. Максимум что может сделать катализатор — постепенно разрушиться и улететь в атмосферу, а вот последнее совершенно не полезно для людей, микрочастицы катализаторной пыли, попадая в легкие (вместе с сажей от дизельных двигателей и пылью выбитой шипами из асфальта) навсегда остаются там и постепенно, накапливаясь — вызывают СИЛИКОЗ, с рубцеванием и разрушением тканей легких и провоцированием развития рака. Как вам такой расклад — любители «псевдозеленых» технологий? Небольшое количество окисей азота и углеводородов покажутся просто страшилкой. Поэтому при малейших признаках разрушения — удаляйте катализатор, меняйте на пламегаситель, спасите жизни окружающих от керамической пыли.

-Вопреки все зеленеющим технологиям, при прогреве двигателя (особенно в мороз) катализатор не работает вообще, а для более быстрого прогрева комп начинает жутко богатить смесь. Адская углеводородная вонища с утра у стоянок (у некоторых богатит аж до черного коптящего дыма в самом начале прогрева — что там про безвредный выхлоп с катализатором?) от только что заведенной машины не только от того что катализатор не работает (если он еще есть…), но и от богатой смеси, предназначенной для прогрева этого самого катализатора. Выходит что авто, комп которых рассчитан на быстрый прогрев катализатора при запуске — загрязняет атмосферу гораздо сильнее, чем те, у которых катализатора нет изначально!

—Правильно рассчитанный инжекторный двигатель, с широкополосной лямбдой, а также двигатель с непосредственным впрыском в катализаторе не нуждаются совершенно. Их выхлоп в нормальных режимах работы, а также при прогреве не содержит ничего вредного (высоких температур нет — окиси азота отсутствуют, смесь чуть бедная или нормальная, поэтому СО и СН в выхлопе тоже не будет), исключая режим работы с «прогревом» катализатора. Особенно бесполезен катализатор ДВС с непосредственным впрыском, т.к. их режимы работы предполагают почти постоянное обеднение смеси с разным соотношением воздух/топливо, вредные выбросы таких двигателей — минимальны.

-Наличие катализатора в системе приводит к росту расхода топлива (при прогреве и при низких температурах — к существенному росту, т.к. катализатор греется несгоревшим топливом), снижению момента и мощности (из-за дополнительного сопротивления в выхлопе), снижению надежности всей системы в целом и добавляет дополнительных расходов на поддержание всей систем в работоспособном состоянии — дополнительные дорогие лямбда-зонды, собственно сами катализаторы, усложнение конструкции выхлопной системы, вместе с ее утяжелением. Думаю многие заметили, что чем «экологичней» автомобиль — тем он дороже…

Вместо того, чтобы правильно настраивать двигатели и исключать появления в выхлопе окисей азота, углеводородов и моноксида углерода (таких способов сейчас существует огромное количество), производители навешали болванок с керамикой, которые еще и нужно прогревать несгоревшим топливом и повышенной температурой выхлопных газов. Т.е. мы жертвуем расходом топлива и ресурсом всей системы лишь ради того, чтобы катализатор всегда был нагрет как минимум до 300-400С, чтобы он мог дожигать несгоревшее топливо, которое подается с избытком для прогрева этого самого катализатора! Идиотизм, да и только…

Читайте также  Как происходит сделка купли продажи автомобиля?

Т.о. катализатор выхлопных газов был бы очень полезен во времена карбюраторных двигателей с постоянно богатой смесью и плавающей стехиометрией, из-за отсутствия нормальной обратной связи. Но в современных двигателях, очень точно регулирующих смесь до десятых долей %, имеющих широкополостные лямбда-зонды, высокоточные форсунки, а то и непосредственный впрыск применение катализаторов единственное — получение сертификата Евро с все возрастающей цифрой…к сожалению, все современные «экологичные и зеленые» системы и нормы придуманы лишь для одного — извлечения прибыли, из потребителей, организаций, автопроизводителей и всех остальных…все это не борьба за экологию…это борьба ЗА БАБЛО.

Каталитический нейтрализатор выхлопных газов

По мере развития автомобильной промышленности и освоения новых технологий, современный автомобиль становиться все более совершенным. В это понятие входит и экологическая безопасность авто, ведь, как известно, в результате работы даже самого навороченного двигателя внутреннего сгорания в выхлопах содержатся вредные компоненты. Именно они и отравляют окружающую среду.

Для борьбы с токсичными выбросами был создан специальный агрегат — каталитический нейтрализатор выхлопных газов. Для соответствия транспортного средства установленным нормам авто еще на стадии конвейерной сборки оборудуется данным фильтром. Причем их на автомобиле может быть даже несколько, в зависимости от класса. Катализатор автомобильный, что это такое?

Перед тем как вникнуть в суть работы автодетали, стоит понять из чего состоит катализатора автомобиля. Состав катализатора представлена утолщенной трубой, изготовленной из прочной стали — это внешний корпус (кожух) фильтра. Материал изготовления кожуха выбирается с учетом расположения катализатора под днищем авто. Во время движения, особенно по грунтовым или проселочным дорогам высока вероятность попадания камней и ударов по корпусу.

Монтируется катализатор в выхлопную систему авто с помощью входного и выходного патрубков. Эти же патрубки включают в себя и два лямбда-зонда, которые передают в электронный блок управления авто состояние выхлопов до и после очистки.

Внутри внешнего корпуса монтируется специальный наполнитель, который представляет сбой сотовую матрицу с большим количеством очень мелких продольных и сквозных ячеек. Если такой наполнитель разрезать, то сечение будет напоминать пчелиные соты.

Такая оригинальная конструкция наполнителя создана для того, чтобы площадь поверхности всех ячеек была максимальной в ограниченном объеме кожуха. Именно через эту пористую структуру и проходят отработанные газы, поступающие из камеры сгорания ДВС.

На поверхность ячеек напыляется слой, содержащий такие ценные металлы как платина, палладий, родий и иридий. Данные металлы являются катализаторами, то есть способными ускорять протекание реакции доокисления компонентов выхлопных газов. Именно такая реакция и является сутью работы каталитического преобразователя выхлопных газов.

Современные модели катализаторов способны нейтрализовать три самых токсичных газа, вырабатываемых ДВС: окись углерода, углеводороды, оксиды азота. Поэтому такие фильтры еще называют трехкомпонентными катализаторами.

На первом этапе очищения снижается количество оксидов азота. Далее снижаются количество несгоревших вредных веществ.

На завершающей стадии ЭБУ автомобиля с помощью информации, полученной от двух лямбда-зондов, определяет уровень кислорода в выхлопе. Эти данные учитываются при обогащении кислородом топлива, поступающего в ДВС.

Во всем процессе важна температура газов, так как если катализатор будет расположен далеко от двигателя, то реакция доокисления не начнется, катализатор не сработает. А если фильтр разместить слишком близко, то при превышении температуры газов отметки в 800°С может наступить перегрев монолита.

Причины выхода из строя катализатора

Средний срок службы каталитического нейтрализатора составляет от 100 до 150 тыс. км автопробега. Такой большой разброс обусловлен целым рядом факторов, приводящим к преждевременной поломке фильтра. Причин может быть несколько, и зависят они, прежде сего, от материала монолита в катализаторе.

Если монолит керамический, то с одной стороны это существенно удешевляет катализатор, а с другой, учитывая хрупкость керамики, к скорой поломке фильтра.

Например, во время движения по корпусу катализатора может попасть камень. Такой удар способен расколоть керамические соты. Если этого заранее не обнаружить, то отколовшиеся частички будут разрушать монолит и далее. Такой катализатор резко изменить качество очистки и окажет влияние на работу силовой установки в целом.

Весьма показательными симптомами будут являться грохот во время движения (удары осколков ячеек по внешнему корпусу), на холостом ходу двигатель будет чаще глохнуть, динамические возможности двигателя существенно упадут.

Еще одной существенной причиной преждевременного выхода из строя катализатора является превышение температуры газов допустимых пределов. Если будет преодолена отметка в 800°С, то керамические ячейки, изготовленные из огнеупорной керамики, могут не выдержать и оплавиться. Это приведет к закупорке сквозных отверстий, и газы перестанут свободно проходить сквозь катализатор. В салоне может появиться металлический запах, динамика набора скорости также существенно упадет.

Ну и некачественно топливо — тоже важная причина поломки катализатора. Оставшиеся элементы несгоревших углеводородов постепенно забьют проходы катализатора и приведут к последствиям, схожим при закупорке от высокой температуры.

Также некоторые водители, решают повысить октановое число низкокачественного бензина свинцовыми добавками. Однако при горении такого «топлива» температура повышается выше критической отметки, что опять же приводит к оплавлению керамических ячеек катализатор.

Что делать с отработанным катализатором

Если катализатор разрушился, его ячеи оплавились или забились, то отремонтировать, прочистить такой фильтр будет практически невозможно. Остается один выход — изъять катализатор из выхлопной системы авто. Однако делать это лучше не самостоятельно и уж тем более не следует выбрасывать забитый катализатор на свалку. На это есть несколько важных причин.

Причина первая — вред. Выбросив катализатор бу на свалку, вы тем самым внесете свой вклад в загрязнение окружающей среды.

Причина вторая — потеря финансов. Учитывая, что в составе каталитического преобразователя содержаться ценные металлы был бы неразумным просто так расставаться с достаточно дорогостоящей деталью, даже вышедшей из строя.

Именно поэтому самым рациональным шагом будет решение утилизировать забитый катализатор, обратившись к услугам нашей специализированной компании.

Профессиональная оценка состояния отработанного катализатора включает не только оценку общего состояния монолита. Также осуществляется нахождение в каталоге фильтра по регистрационному номеру, чтобы определить содержание в нем драгметаллов, а также учет текущих котировок на драгметаллы на бирже. Кроме того, производственные мощности позволяют нам максимально тщательно подготовить наполнитель к утилизации. Все это формирует наиболее оптимальную цену за сданную деталь, что взаимовыгодно: и нам и владельцу ТС. Обращайтесь, всегда примем любое количество забитых катализаторов и оперативно выплатим причитающееся денежное вознаграждение.

Катализатор в автомобиле: что это, его функции и можно ли его убирать

Все современные транспортные средства оборудованы каталитическим нейтрализатором. Большинство автолюбителей, убеждено, что без него машина не сможет исправно функционировать, однако экспериментаторы уверяют, что узел необходимо устранять. Так кто из них прав, а кто вводит окружающих в заблуждение? Разберемся к нашей статье.

Что такое «каталитический нейтрализатор»?

Катализатор – это часть выхлопной трубы, отвечающая за очищение отработавших газов. В процессе сгорания топливной смеси в цилиндрах двигателя образуются углеводороды, оксиды азота, окиси углерода и прочие соединения, которые пагубно влияют на окружающую среду и организм человека. В больших концентрациях они могут даже вызывать образование смога, но такое возможно только в городах-миллионерах.

Катализатор представляет собой расширенную часть глушителя. Внутри нее установлен специальный фильтр, выполняющий, собственно, основную роль. Фильтр состоит из полых и удлиненных ячеек, изготовленных либо из керамических, либо из металлических пластин. Строение каталитического нейтрализатора внутри напоминает пчелиные соты. Именно в этой полости и производится очистка выхлопных газов.

После катализатора на глушителе автопроизводитель устанавливает датчик – лямбда-зонд, который анализирует состав выхлопа после его очистки. Если уровень СО2 высокий, датчик пошлет информацию на ЭБУ, что приведет к информированию водителя о возможных проблемах.

Как работает катализатор?

Принцип работы данного узла достаточно прост:

  • отработавшие газы выходят из цилиндров и попадают в «очистительные соты»,
  • фильтр нагревается докрасна,
  • происходит догорание выхлопа,
  • окислившиеся вещества оседают в ячейки нейтрализатора,
  • отработавший газ выходит из выхлопной трубы.

Для того чтобы запустить процесс очистки, температура внутри катализатора должна быть не ниже 750°С. Горючие вещества покидают цилиндры с недостаточным количеством тепла – 500-550°С. Химические реакции, возникающие при поступлении газов в фильтрующее пространство, разогревают ячейки и приводят к выгоранию вредных веществ.

Почему каталитический нейтрализатор выходит из строя?

Ресурс данного узла достаточно велик – первые 120-150 тысяч километров о существовании катализатора водитель может и не догадываться. Проблемы начинаются тогда, когда на панели приборов загорается ошибка «Check engine». Эта ошибка появляется при выгорании «сот» устройства и невозможности дальнейшей фильтрации газов. При выгорании ячейки уменьшаются в размерах, утрачивают способность накаляться от выходящего из цилиндров тепла, поэтому становятся бесполезны в борьбе с загрязнениями.

Помимо длительной эксплуатации, еще одной причиной выхода из строя каталитического нейтрализатора является низкокачественное топливо. Как правило, ему искусственным путем повышают октановое число, разбавляя специальными добавками. В их составе содержится один из тяжелых металлов – свинец. Его попадание в фильтрующие элементы приводит к критическому повышению температуры внутри сот и их оплавлению. Таким образом, соты начинают загрязняться своими же отложениями, в связи с чем возникает падение эффективности каталитической очистки. Выход здесь один – менять сломанный узел.

Можно ли убрать катализатор и ездить без него?

Каталитические нейтрализаторы активно используются в автомобилестроении, однако их история не так уж стара – инновационная система очистки была изобретена в 90х годах прошлого века. Выпускаемые транспортные средства до этого периода катализатора не имели. Именно поэтому они выбрасывали в атмосферу разрушительное количество вредных примесей. С появлением нейтрализаторов повысилась экологичность моторов, и началась борьба производителей за «зеленое лидерство». Как это часто бывает, у новой технологии оказалось две стороны – хорошая и плохая. Хорошая, конечно же, связана со сниженным количеством вредных выбросов, плохая, увы, – с потерей двигательной мощности. Проблема появилась из-за того, что отработавшие газы не могут беспрепятственно выходить из автомобиля, их «тормозит» фильтр нейтрализатора. От этого двигатель слегка «захлебывается», поэтому не может выдавать большую мощность. По сути, катализатор в машине не просто бесполезен, но и даже чуточку ей вредит.

Читайте также  Какая педаль тормоза на автомате?

Почему же тогда при выходе катализатора из строя появляется ошибка «Check engine»? Все просто: засоренный фильтр теряет пропускную способность, отправляя часть выхлопного газа обратно в камеру сгорания. Уже отработавший газ соединяется с горючей смесью и делает последнюю менее эффективной. От этого машина перестает вести себя нормально: пропадает тяга, двигатель начинает троить, в некоторых случаях мотор и вовсе перестает запускаться.

Выход первый: убрать катализатор вообще. Выход второй: заменить его на новый. В первом случае владелец авто получит увеличенную мощность мотора и снижение расхода топлива. Но экологичность его встанет под вопрос.

Даже если вы не относитесь к сторонникам Greenpeace, просто выкинуть каталитический конвертер и поехать дальше не получится. В современных моделях наличие этого агрегата регулируется ЭБУ. И чтобы перестроить порядок работы моторного отсека, придется лезть в «мозги» автомобиля, а это уже «колхоз». Обращаться в сервисные центры с такой проблемой бесполезно, т.к. процедура занимает много времени, требует кропотливой работы и обладает повышенными рисками (при неправильной прошивке мотор и вовсе может больше не запуститься). Проще всего – заменить катализатор.

Цена вопроса

Т.к. конвертер состоит из пластин, имеющих напыления из благородных металлов (чаще всего иридия), его цена не может быть низкой. Для отечественных автомобилей ценник входит в пределы от 10 000 до 20 000 рублей, для иномарок – от 30 000 до 70 000 рублей. Устанавливать его целесообразно в сервисных центрах. Стоимость установки – 3 000-5 000 рублей.

Обратите внимание: на вторичном рынке автозапчастей присутствует огромное множество объявлений о продаже б/у нейтрализаторов. Приобретать их не стоит: чтобы не говорил продавец, это не гарантирует вам работоспособность устройства. А проверить состояние его фильтров без разбора невозможно.

Подведем итог…

Стоит ли снимать исправный катализатор? Нет, т.к. во-первых, от этого страдает окружающая природа и люди, во-вторых, потому что любое вмешательство в работу ЭБУ может превратить любимый автомобиль в безжизненный кирпич. При появлении проблем с катализатором разумно произвести его замену и забыть об этом на ближайшие 150 тысяч км пробега.

Для чего нужен катализатор в автомобиле: признаки неисправности и способы промывки устройства

Резкий скачок уровня автомобилизации общества в конце двадцатого века потребовал глобального усиления требований к экологичности двигателей внутреннего сгорания. Суровые законодательные меры вынудили производителей разработать и внедрить сложные технические комплексы очистки выхлопных газов, главными компонентами которых стали системы электронного управления впрыском топлива и специальные узлы дополнительной переработки продуктов выпуска – каталитические нейтрализаторы.

Зачем нужен в машине каталитический нейтрализатор

Большая часть выхлопных газов состоит из вполне нейтральных и безвредных веществ – азота, водяного пара и двуокиси углерода. Но обойтись только их наличием практически невозможно, такое случается лишь в идеально отрегулированном двигателе, работающем в предсказуемом стационарном режиме.

Во всех других случаях мотор начинает выделять крайне опасные для человека химически активные вещества, моноокись углерода, углеводороды и окислы азота.

Прямое уничтожение подобных ядов с большой скоростью и в требуемом объёме практически невозможно, поэтому инженеры были вынуждены прибегнуть к известным из химии каталитическим реакциям переработки вредных веществ в относительно нейтральные.

Катализатором в химии называется компонент реакции, который участвует в процессе, хорошо его ускоряет, но сам при этом не расходуется.

Что ценного в устройстве

К сожалению, ценного там оказалось много. В роли катализаторов пришлось применить благородные металлы, наиболее подходящие для этой цели.

Дошло до того, что самым дешёвым из них оказалось золото, но чаще приходится использовать платину, палладий и родий. Многим известно, что эти элементы существенно дороже всем понятного золота.

Одновременно с применением столь недешёвых компонент потребовалось создать геометрически непростую структуру, обеспечивающую контактирование каталитического вещества со всем объёмом выпускаемого цилиндрами газа. Это мельчайшие керамические или металлические соты, сквозь которые и продувается весь поток выхлопа.

В результате автомобиль приобрёл сложное, массивное и дорогое устройство в виде металлического корпуса, высокотехнологичной начинки, да ещё и обрамлённое контрольными датчиками с двух сторон, непрерывно следящими за его сохранностью и правильной работой.

Экологичность даром не даётся. Да и на этом прогресс не остановился, дальнейшее ужесточение требований законодателей продолжает влиять на появление дополнительных систем очистки выхлопа.

Виды катализаторов

По своему назначению нейтрализатор может быть двух- или трехкомпонентным.

  1. В первом случае он выполняет относительно простые функции окисления (дожигания) угарного газа и углеводородов до образования воды и двуокиси углерода.
  2. Во втором – добавляется сложная способность устройства работать с окислами азота. Особенно много их образуется в современных дизельных и бензиновых моторах, в силу повышения экономичности, которых конструкторам приходится использовать обеднённые и бедные смеси на впуске.

Трёхкомпонентые катализаторы, а именно такие чаще всего применяются, в свою очередь, могут отличаться по конструктивному признаку, изготавливаясь на базе керамических или металлических сотовых изделий.

Керамические относительно дешевле, но не обладают высокой механической прочностью и долговечностью, склонны к растрескиванию и разрушению, не терпят ударов при наезде на препятствия.

Металлические конструктивы обладают достаточной упругостью, поэтому лучше держат внешние и внутренние удары. Внутренние могут возникать при аномальных процессах горения и разрушительно воздействовать на тонкую сотовую начинку, где, как уже упоминалось, обычно нанесены такие непростые вещества, как платина, палладий и родий.

Но даже металл не спасает от предательского попадания на тонкие соты посторонних веществ из двигателя в виде компонент контрафактных рабочих жидкостей, слишком богатой смеси или всевозможных соединений кремния.

Катализаторы отличаются и по способу их установки. Раньше они располагались в виде врезок выхлопной трубы, подобно глушителям и резонаторам. Но оказалось, что так их очень трудно и затратно прогревать до рабочей температуры, при которой начинаются каталитические реакции.

Поэтому сейчас нейтрализаторы ставят непосредственно за выпускным коллектором, максимально близко к точке выхода раскалённых выхлопных газов. Уже не надо долго ждать выхода прибора на режим, меньше загрязняются кислородные датчики и сокращаются расходы топлива на поддержание температуры.

Причины и признаки неисправности

Теоретически катализатор должен работать вечно. Благородные металлы не окисляются и не расходуются в химических реакциях каталитического типа. Но реальность выглядит значительно хуже. Тонкие приборы оказываются бессильны перед нарушениями температурного режима и механическими ударами.

Почти все проблемы бывают связаны с нарушением работы систем питания и зажигания двигателя, а также с применением некачественного топлива. Всё это приводит к повышению температуры нейтрализатора, оплавлению и выкрашиванию его сотовой структуры с последующим закупориванием пути свободного прохода выхлопных газов.

При этом катализатор способен нанести страшный ответный удар двигателю. Его близкое расположение к зоне выпускных клапанов привело к опаснейшему эффекту – раскрошенная керамика может попадать в цилиндры.

Это не является парадоксом, дело в том, что импульсный характер движения газов на выпуске приводит к хаотическому перемещению частиц по коллектору и всасыванию их в двигатель перепадами давления.

Результат известен многим мотористам – царапины и задиры на поверхностях, которым это полностью противопоказано. Двигатель отправляется в капитальный ремонт.

Общим признаком неисправности станет потеря мощности двигателя, его неспособность развить большие обороты. В конце концов он просто перестанет запускаться. Это легко себе представить интуитивно, вообразив, что некто коварно заткнул выхлопную трубу. Результат абсолютно идентичен.

Как проверить

Симптомы слишком характерны, чтобы вызывать сложности с диагностикой забитого катализатора.

Изменившийся звук выхлопа, сдавленное шипение в выпускной системе, иногда вообще крайне слабая реакция руки, подведённой к срезу выхлопной трубы. Обычно к тому же зажигается лампочка контроля состояния двигателя, ЭСУД заметит нештатные показания датчиков.

Окончательный диагноз будет поставлен после снятия катализатора с автомобиля. Запечённые, заполненные отложениями и раскрошенные соты невозможно не заметить.

Как почистить

В тех случаях, когда соты ещё не повреждены, но пропускная способность нейтрализатора уже снижена смолянистыми отложениями, его можно промыть.

Для этого лучше всего использовать жидкость, обычно применяемую для очистки карбюраторов или топливных форсунок. Только потребуется её значительно больше.

Катализатор заливается промывочной жидкостью, после чего ей предоставляется время на растворение загрязнений, затем её сливают, внутренности детали промываются горячей водой и просушиваются (продуваются).

Обычно процедура требует неоднократного повторения. Существуют также специально предназначенные для подобных промывок составы.

Зачем вырезают катализатор на автомобиле

Подобное удаление имеет негативные последствия в виде увеличения загрязнения окружающей среды.

Выполняется оно обычно по двум причинам – экономии на покупке новой детали, взамен пришедшей в негодность (изделие дорогое по описанным выше причинам) и мощностного тюнинга автомобиля.

Снижение сопротивления на выхлопе позволит мотору раскручиваться более уверенно. К тому не секрет, что экологичность и экономичность пока не могут существовать одновременно. На обслуживание хорошего катализатора требуется значительное количество дополнительного топлива, не несущего полезной нагрузки.

Тонкости удаления устройства из выхлопной системы

Выполнить это без значительных затрат времени иногда невозможно. Прошли времена, когда катализатор представлял собой удобный в обращении жестяной цилиндр с хрупкой керамической начинкой. Два крепких удара ломом — и дело сделано.

Читайте также  Как снять бензонасос на хендай акцент?

Сейчас приходится иметь дело с изделием замысловатой формы, без доступа к внутренностям, да ещё и с крепкими металлическими сотами. Приходится вскрывать корпус и потом его заваривать. В условиях СТО операция не самая дешёвая.

Завершиться процесс должен перенастройкой «мозгов» двигателя, иначе они сразу вычислят обман. Это делается различными способами, в зависимости от квалификации и привычек исполнителя. Могут применяться как программные, так и аппаратные «обманки» контролирующих датчиков.

Результат один – мотор адаптируется к новым условиям и перестаёт паниковать лампочкой «Check engine». Иногда ставят так называемый пламегаситель – специальную вварку, нормализующую звук, температуру и внутреннюю аэродинамику выхлопа.

Катализатор: устройство и принцип работы

Требования к экологической чистоте транспорта становятся все жестче, поэтому инженеры автопроизводителей работают над улучшением устройств, отвечающих за очистку выхлопных газов. Одним из них стал катализатор, устройство и принцип работы которого будет рассматриваться далее. Это ответ на все рассуждения по поводу того, что можно оптимизировать качество моторного масла, топлива, рассчитывать оптимальную смесь, при которой происходит лучшее сгорание, но для этих улучшений в какой-то момент приходит предел.

Ужесточение требований к составу выхлопных газов, образующихся при полноценной работе двигателя внутреннего сгорания, приводит к необходимости использовать более прогрессивные решения для очистки. В состав современной выхлопной системы обязательно входят элементы системы дополнительной очистки: сажевый фильтр, нейтрализатор, система дожига топлива. Их задача состоит в минимизации вредных соединений, которые выбрасываются ТС в атмосферу во время движения.

Устройство катализатора

Катализатор представляет собой компонент, необходимый для нейтрализации вредных соединений, являющихся составными частями выхлопов. При сгорании топлива формируются углеводороды, окрашивающие выходящие газы в темный цвет, оксидов азота и углерода. Эти соединения и вызывают у экологов негативные реакции.

Работа нейтрализатора, изначально присутствующего в выхлопной системе, направлена на окислительно-восстановительные химические реакции, приводящие к образованию безвредных веществ: воды, углекислого газа и азота. Это треступенчатые нейтрализаторы, которые и используются в большинстве автомобилей последних моделей. Принцип работы автомобильного катализатора обеспечивает превращение опасных для экологии газов в безопасные соединения, выходящие в атмосферу.

Работа нейтрализатора не требует каких-то вспомогательных источников энергии, так как активное покрытие обеспечивает протекание любых реакций. Рабочая температура элемента достаточно высокая, поэтому он находится за выпускным коллектором, но не слишком близко к мотору, чтобы не перегреваться. Такое расположение обеспечивает выход на рабочий режим за счет разогрева раскаленными выхлопными газами.

Принцип работы катализатора обеспечивает его полноценное функционирование после полного прогревания. Контролировать его работу должны лямбда-зонды – датчики кислорода, установленные перед входом в катализатор и после выхода из него. Для электронного блока управления важной является информация по количеству остаточного кислорода в выхлопе, по которому делаются выводы о функционировании мотора. Если требуется коррекция, то ЭБУ передает сигнал на увеличение или уменьшение воздушной и топливной подачи в систему камер сгорания.

Особенности конструкции

Если принцип работы катализатора выхлопных газов понятен, то можно сказать несколько слов об его устройстве. Нейтрализатор состоит из нескольких ключевых компонентов:

  • Сразу за выпускным коллектором размещен цельный стальной корпус, внутри которого есть термоизолирующий слой, защищающий основной компонент.
  • Нейтрализатор имеет наполнитель в виде сотовой структуры, покрытой внутри активным слоем. В зависимости от производителя устройства в качестве каталитического вещества может использоваться родий, платина, палладий, платиново-иридиевый сплав. Сотовая структура обеспечивает повышение площади контакта газов с активным вещество, поэтому химические реакции проходят более интенсивно.
  • Наполнитель изготовлен из металла или керамики. Выбор материала зависит от конструкции и конечной стоимости оборудования.

Принцип работы

Принцип работы катализатора в автомобиле достаточно прост и базируется на определенной последовательности химических реакций:

  • Внутренняя поверхность сот покрыта драгоценными металлами, которые отвечают за активацию процессов окисления.
  • Оксид азота в результате реакции разлагается на атомы азота и кислорода. Азот объединяется в молекулы, образуя устойчивый азот. Кислород соединяется с угарным газом до образования углекислого газа.
  • Катализатор захватывает из выхлопных газов остаточный кислород, расщепляет углеводороды, давая на выходе такие соединения, как углекислый газ и вода.
  • Остаточный кислород на выходе из катализатора фиксируется лямбда-зондом, чтобы передать сведения о работе устройства штатному бортовому компьютеру.

Исправное устройство в оптимальных условиях не накапливает ничего внутри себя: все вещества, которые поступают в нейтрализатор, покидают его сотовую структуру. Но добиться этого практически невозможно, поэтому со временем происходит деградация каталитического нейтрализатора, что не дает ему полноценно справляться с задачей.

Классификация

Катализаторы можно разделить на категории по функциональности: на двух- и трехкомпонентные. Первый тип работает только с обезвреживанием угарного газа с углеводородами. Такие модели считаются устаревшими, поэтому не устанавливаются на автомобилях новых версий. Трехкомпонентные обеспечивают нейтрализацию оксида азота. Этот вид теперь устанавливается на всех современных автомобилях.

Если говорить о материале изготовления, то принято выделять керамические, металлические и спортивные:

  • Керамические считаются самыми дешевыми, но это и наиболее хрупкие катализаторы. При ударе по корпусу происходит разрушение сердцевины. Устройства страдают от перепадов температур, сбоев в системе зажигания авто. Катализатор может постепенно разрушаться, что приводит к образованию большого количества мелкой пыли, которая проникает сквозь выпускной коллектор в мотор, что приводит к поломкам. В результате всех этих неполадок может потребоваться капитальный ремонт.
  • Металлические – это дорогие, но надежные устройства, изготовленные из металлической структуры в виде сот. Она отличается упругостью и устойчивостью к механическим и температурным воздействиям. Металл не способен образовывать мелкие частицы, поэтому для двигателя он не представляет опасности.
  • Спортивные отличаются повышенной пропускной способностью, поэтому мотор становится мощнее на несколько процентов. Спортивные монтируются в прямоточные системы выхлопных газов. Их считают наиболее надежными, хоть они и самые дорогостоящие.

Срок службы катализатора

Для катализатора средний ресурс составляет 100 тысяч километров пробега, но в условиях правильной эксплуатации он способен исправно отработать до 200 тысяч. Ранний износ может произойти из-за низкого качества топлива (топливно-воздушной смеси) и проблем с мотором.

Если топливная смесь обедненная, то случается перегрев нейтрализатора, если слишком богатая, то это приводит к засорению пористого блока остатками несгоревшего топлива, из-за чего не протекают необходимые химические реакции. Это вызывает проблемы в работе катализатора с его ускоренным выходом из строя.

Механические повреждения тоже часто приводят к возникновению неисправностей. Удары и различные механические воздействия приводят к возникновению трещин. Это становится причиной стремительного разрушения блоков.

Если возникает любая неисправность, каталитический нейтрализатор начинает хуже работать, что можно понять по показаниям, поступающим в ЭБУ от лямбда-зонда, установленного на выходе из нейтрализатора. Сообщение о неисправности может высвечиваться на приборной панели в виде ошибки «Check Engine». Помимо этого, о выходе из строя свидетельствует ухудшение динамики, увеличение топливного расхода и дребезжание при движении.

В такой ситуации требуется его замена на новый. При этом можно установить новый оригинальный компонент либо воспользоваться универсальным. Восстановление или чистка не возможны, а так как новый компонент обычно стоит довольно дорого, многие автовладельцы предпочитают удалить его.

Удалить катализатор: можно или нет

Так как повлиять на принцип работы датчика катализатора невозможно, и он будет выдавать ошибку, если компонент вышел из строя, то многие автовладельцы предпочитают использовать альтернативные довольно радикальные подходы. Чаще всего просто удаляют катализатор, а на его место устанавливают пламегаситель, который выравнивает поток выхлопных газов. Его рекомендуется использовать для устранения неприятных шумов, сопровождающих движение транспорта, у которого отсутствует катализатор.

Если было решено удалить катализатор, то рекомендуется его полностью снять, а не прибегать к рекомендации автомобилистов просто пробить отверстие в нем. Такая процедура способна слегка улучшить ситуацию на некоторое время.

В машине, которая соответствует экологическому стандарту Евро-3, требуется не только удалить катализатор, но и выполнить перепрошивку ЭБУ. Обновление выполняется до версии, в которой каталитический нейтрализатор отсутствует.

Дополнительно можно установить эмулятор сигнала от кислородного датчика, чтобы не потребовалось перепрошивать ЭБУ полностью.

Самое лучшее решение при поломке каталитического нейтрализатора – это его замена на оригинальный компонент в рамках специализированного сервиса, где работают профессиональные мастера с достаточным опытом. Это обеспечивает исключение вмешательства в конструкцию автомобиля, поэтому сохранится соответствие его экологического класса стандарту, прописанному производителем.

Самостоятельная диагностика работы катализатора

Если машина стала ездить хуже, а на приборной панели загорелся «чек», то можно отправиться в сервисный центр, где после тщательной диагностики станет понятно, что произошло. Однако можно самостоятельно выполнить элементарную диагностику функционирования катализатора:

  • Оценить оттенок выхлопа: если он черный, то это явный признак того, что нейтрализатор не работает, поэтому через него и проходят все вредные вещества и газу наружу.
  • Оценить давление газов, выходящих наружу: если приложить ладонь к отверстию выхлопной трубы, то напор должен быть высоким. Если он низкий, то это свидетельствует о необходимости замены катализатора.
  • После длительной поездки заглянуть под машину: если корпус катализатора раскален, то можно говорить о снижении его пропускной способности.
  • В сервисе можно проверить давление выхлопа и сравнить его с показателями эталонных данных. Для определения давления манометр размещается там, где обычно установлен лямбда-зонд.
  • Визуально можно оценить демонтированный нейтрализатор выхлопа на предмет оплавления, засорения или выгорания.

Заменить катализатор требуется после того, как точно установлено, что проблемы в работе автомобиля возникли из-за оплавленных или забитых сот. Но рекомендуется отыскать причину, по которой случилось засорение нейтрализатора, так как после установке нового элемента он тоже может пострадать от тех же неполадок. Поэтому в современных авто все системы связаны очень сильно, для чего используется большое количество датчиков.