Каталитические нейтрализаторы начали применять еще в прошлом веке для снижения токсичности автомобильного двигателя с искровым зажиганием.
Внутри нейтрализатора расположен пористый несущий материал - керамический блок с сотовой структурой. На поверхность керамического блока нанесен промежуточный слой активаторов, а поверх него - каталитически активный слой из благородных металлов (платины, палладия и родия). На каталитически активном слое происходят химические реакции, при которых ядовитые вещества отработавших газов: оксид углерода и оксиды азота - превращаются в диоксид углерода и элементарный азот, а углеводороды - в диоксид углерода и водяной пар. Степень очистки отработавших газов в исправном нейтрализаторе достигает 98%.Работает без расхода активного вещества. В современных автомобилях с нормами токсичности Евро-4 и Евро-5 каталитические нейтрализаторы располагают максимально близко к выпускным отверстиям и крепят шпильками или болтами через прокладку к головке блока цилиндров.
Столь тесное соседство массивного и горячего каталитического нейтрализатора с затрудняет компоновку моторного отсека и приводит к повышению температуры в подкапотном пространстве. Но зато прогрев активной зоны катколлектора после пуска двигателя происходит быстрее. Ведь только прогретый катализатор способен эффективно очищать отработавшие газы. Каталитические реакции эффективно идут только при температуре свыше 300 градусов Цельсия.
Для правильной работы системы перед каталитическим блоком и сразу за ним устанавливают (лямбда-зонды). Стоящий до нейтрализатора датчик называют управляющим, а установленный после - диагностическим.
В мировой практике используется и другое расположение каталитического нейтрализатора. Такая схема с расположением бочонка каталитического нейтрализатора под днищем автомобиля появилась на заре применения этого способа снижения токсичности отработавших газов и до сих пор используется, например, на автомобилях фирмы Renault при нормах Евро-4 и даже Евро-5.
Каталитический нейтрализатор считается надежным элементом конструкции современного автомобиля, и производители не предусматривают регламента по его замене. То есть, по их мнению, срок службы катколлектора или элемента под днищем автомобиля должен быть равен сроку службы всего автомобиля. Тем не менее практика показала, что каталитические нейтрализаторы далеко не всегда служат безупречно.
Что может случиться с нейтрализатором?
Первой неисправностью активного элемента катколлектора является его оплавление, проявляющееся в виде спекания сот и приводящее к затрудненному проходу отработавших газов. Обычно это происходит после того, как превышен порог температуры газов в 900 градусов.
Второй возможный сценарий повреждения катколлектора - это разрушение керамики. Иными словами, она начинает крошиться.
И третий - это просто забитый продуктами неполного сгорания топлива и масла нейтрализатор, не дающий двигателю «дышать».
Ряд производителей используют вместо керамической основы металлическую пористую структуру. В народе такое решение считают более прочным.
Оплавление (спекание) сот диагностируется по падению мощности двигателя - разгон со временем становится все хуже, вплоть до того, что двигатель перестает набирать обороты «до отсечки» даже без нагрузки. Максимальная скорость - все ниже, а пуск двигателя, как холодного, так и прогретого, затрудняется. В дальнейшем он вообще перестает пускаться. При такой неисправности загорается сигнализатор Check-Engine, и вообще не заметить его трудно.Гораздо коварнее дефект, при котором частицы керамики начинают выкрашиваться с поверхности сот. Причиной разрушения керамики чаще всего является некачественное , которое догорает на такте выпуска. Причем крошение начинается в самой горячей зоне, на кромках сот, расположенных ближе к двигателю.
При работе двигателя на разных режимах может происходить заброс части отработавших газов обратно в цилиндры двигателя. Керамическая пыль, являющаяся абразивом и попавшая с потоком газов в цилиндр, быстро выведет из строя поршневую группу и приведет к задирам на стенках цилиндров.
Впрочем, опасно это явление далеко не для всех двигателей. Мы даже не будем говорить про модели, у которых нейтрализатор вопреки общемировым тенденциям закреплен под днищем автомобиля, а потому вредоносным частицам пришлось бы преодолеть почти метр «против течения». Некоторые производители благодаря применению верных конструктивных решений избежали этих проблем или сумели вовремя их устранить.
Как дела с гарантией?
Характерен пример с мотором QR фирмы «Ниссан». Эти двигатели, например, устанавливались на первого поколения (Т-30). При пробеге не более 40–60 тыс. км происходил именно тот процесс, о котором мы писали выше. Двигатели выходили из строя по увеличенному износу цилиндров из-за частиц разрушенного керамического блока. Но компания «Ниссан» заняла по данному вопросу правильную позицию. Заменяли по гарантии блок цилиндров с поршневой и коленвалом (шорт-блок) и, естественно, катколлектор, причем на модернизированный. Тогда даже владельцы легко отличали новый катколлектор от старого по углу наклона кислородного датчика. С таким же явлением столкнулись и владельцы автомобилей Toyota Camry прошлого поколения, только там износ проявлялся позже, к пробегу около 100 тыс.км. И в этом случае встречались владельцы, успевшие по гарантии восстановить автомобиль, но были и те, кто не успел.На фоне такого отношения к потребителю резко негативное отношение вызывает позиция, занятая концерном Kia. В сервисной книжке автомобилей этой марки до начала 2016 года красовалась надпись, что гарантийные обязательства на каталитический нейтрализатор простираются вплоть до 1(!) тысячи километров. Грубо говоря, на две заправки топливом, а потом «плохой русский бензин» может повредить каталитический нейтрализатор, но фирма за это уже не отвечает. Правда, с 2016 года была продлена до 150 тыс. км.
Теперь поподробнее рассмотрим, что следует и чего не следует делать владельцу автомобиля, чтобы нейтрализатор прослужил долго и счастливо.
Причины выхода из строя каталитического нейтрализатора:
- Плохое качество - чаще всего с низким октановым числом. Система управления двигателем переходит на позднее зажигание. Это вызывает догорание смеси на выпуске и рост температуры отработавших газов.
- Неправильная работа системы зажигания (пропуски зажигания). Не сгоревшее в одном цилиндре топливо тут же поджигается и горит в нейтрализаторе.
- Механическое повреждение каталитического нейтрализатора. Повышенная вибрация силового агрегата и удары по катализатору приводят к крошению керамического блока.
- Термоудары. Мгновенное охлаждение раскаленного нейтрализатора при преодолении лужи, к примеру, может вызвать трещины керамического элемента.
- Неправильный состав топливовоздушной смеси, вызванный, например, неисправностью датчика кислорода. Тот же эффект вызовут негерметичные, льющие форсунки.
- Добавление в бензин. Коктейли от непроверенных производителей или нарушение концентрации могут повышать температуру сгорания на выпуске.
- Самые новые конструкции двигателей с минимальной токсичностью запрограммированы на быстрый прогрев нейтрализатора. В условиях холодов для ускорения прогрева вначале блоки управления двигателем очень переобогащают смесь, которая догорает на поверхности нейтрализатора.
- В истории существовали откровенные дефекты конструкции нейтрализатора. Например, Suzuki проводила отзывную кампанию по сплошной замене нейтрализаторов на автомобилях .
Из личного опыта
Вторая половина девяностых. Я работал менеджером по автопарку в коммерческой фирме. Шеф вызывает и говорит: Карину (Toyota Carina Е) продавать будем. Езжай на мойку, и чтоб двигатель блестел, как…
Ну я и поехал. Команду шефа о качестве мойки передал. А мотор, хоть и впрысковый, но имел одну катушку зажигания и высоковольтный распределитель. На выезде начались перебои в работе двигателя. До офиса всего-то метров 300. Недотянул. Автомобиль глохнет, и под днищем как будто реактивный двигатель начинает работать. Гудит, машина трясется. Я выскочил, отбежал, а из выхлопной трубы струя черной гари летит вперемешку с искрами.В общем, погорело и перестало. Вернулся к машине, открыл капот, вскрыл крышку распределителя, а там болото. Влагу вытер, просушил и добрался-таки до офиса. А теперь ответьте на вопрос: где, по-вашему, горело топливо?
Большинство автовладельцев интересуются вопросом, что такое автомобильный катализатор и какую функцию он выполняет только после обнаружения неисправности этой детали. В предложенной статье мы постараемся доступным языком рассказать, зачем нужен катализатор в автомобиле, почему у него большая стоимость и что делать, если механизм вышел из строя.
Примерное расположения катализатора в автомобиле
Каталитический нейтрализатор (катализатор) является составной частью выхлопной системы, которая отвечает за уменьшение концентрации вредных веществ в отработанных газах. Это CH(углеводороды), NO2 и NO (оксиды азота), СО (окись углерода). Они ядовиты и входят в состав смога. Задача катализатора сначала нагреться от выхлопных газов, а затем дожигать вредные вещества и доводить выхлоп до установленных экологических норм. Внутри устройства расположена металлическая либо керамическая конструкция в виде сот. На нее сверху нанесен слой особого платиноиридиевого сплава. Сотовая конструкция необходима для увеличения площади соприкосновения выхлопных газов с плоскостью, которая имеет каталитический слой. Происходит реакция окисления CH и СО, и в результате получаются безобидные N2 и СО2.
Причины неисправности катализатора
При нормальной эксплуатации прибор чаще всего начинает неисправно работать в результате сгорания каталитического слоя. Уменьшение площади этого слоя способствует тому, что катализатор перестает качественно дожигать выхлоп и уровень выброса вредных веществ начинает увеличиваться. Когда значение станет больше показателя, установленного в блоке управления, на приборной панели загорится лампочка CHECK ENGINE. При диагностике можно будет увидеть, что хранящаяся в ЭБУ ошибка обозначает «неэффективная работа катализатора». Ресурс устройства примерно рассчитан на 100 000 км. Данные о состоянии выхлопных газов выдает специальный датчик лямбда-зонд, который расположен за катализатором.
Часто на место неисправного катализатора устанавливают пламягаситель
Неисправности в системе формирования смеси и системы зажигания также могут повлиять на преждевременный выход из строя катализатора. В таком случае соты забиваются, что не позволяет устройству полноценно окислять смесь. Также причиной возникновения неисправной может стать бензин низкого качества. Такое топливо содержит большое количество тетраэтилсвинца, который добавляют для искусственного увеличения октанового числа. Получается, что часть каталитического слоя закрывается тетраэтилсвинцом, который и нарушает исправную работу устройства.
Как поступить с неисправным катализатором
Катализатор не подлежит ремонту и его необходимо менять. Дилеры очень часто отказываются выполнять замену по гарантии. Они мотивируют это тем, что устройство вышло из строя из-за использования бензина низкого качества, и предлагают установить новую деталь. Стоимость оригинального катализатора составляет 35-150 тысяч рублей. Еще и полноценную гарантию на устройство никто не предоставляет. Почему катализатор так дорого стоит? Следует понимать, что этот прибор на современных автомобилях представляет собой сложную деталь, которая состоит из фланцевых соединений, выпускного коллектор и бака. Безусловно, такой механизм дорогой и достаточно сложный в изготовлении. Также в катализаторах присутствуют драгоценные металлы, а они сами по себе очень дорогие. Учитывая еще особые условия растаможки, и получается в итоге запредельная цена. Специализированные автомобильные мастерские предлагают несколько альтернативных вариантов при неисправности катализатора:
Неисправный катализатор не подлежит ремонту, его просто выбрасывают
- Монтаж универсального катализатора. Такое устройство представляет собой саму бочку катализатора. Ее вваривают в выхлопную систему вместо неисправного катализатора. Заменяют именно вышедшую из строя часть, а не всю трубку. Это более правильный и выгодный вариант, который будет стоить от 10 до 16 тысяч рублей, в зависимости от необходимых размеров и характеристик.
- Установка пламегасителя. В таком случае катализатор полностью демонтируется из системы. Вместо него устанавливают предварительный резонатор (пламегаситель). При этом он не очищает отработанные газы. Устройство стабилизирует выхлопной поток и убирает нежелательные посторонние звуки.
- Есть еще один крайне дешевый, но не экологичный вариант — поставить обманку лямбда зонда. Она может представлять из себя либо проставку, которая отдаляет датчик от выхлопных газов, либо небольшую схемку из конденсатора и резистора. Эта схемка искажает показания с кислородного датчика таким образом, что блок управления видит идеально чистый выхлоп, при этом с самим катализатором можно сделать что угодно, его даже может не быть вовсе.
Как работает двигатель без катализатора
Лямбда-зонд (кислородный датчик) необходим для определения концентрации кислорода в выхлопных газах. Эффективная работа двигателя внутреннего сгорания обеспечивается за счет поддержания стабильного соотношения топлива и воздуха в системе. Это возможно благодаря использованию кислородного датчика, который находится в выпуске. Процесс контроля содержания кислорода в выхлопах называется лямбда-регулирование. Часто установлено два датчика: перед нейтрализатором и за ним. Датчик, установленный перед катализатором задает оптимальное соотношение топлива и воздуха для эффективной работы двигателя.
Система катализатора с двумя лямбда-датчиками
Среди автолюбителей бытует мнение, что датчик, установленный после катализатора, нужен только для определения неисправности катализатора. Это действительно так, но что будет, если убрать катализатор, и как на это отреагирует блок управления? Представим ситуацию, что катализатор пришлось демонтировать. В таком случае второй датчик обнаружит неисправность и автоматически начнет уменьшать температуру в камере сгорания. Выполнить такую операцию система может только за счет добавления топлива. В итоге смесь получается обогащенной, мощность двигателя снижается, а расход топлива увеличивается. Иными словами, блок управления начинает работать в некотором аварийном режиме и готовить соответствующую усредненную смесь, лишь бы двигатель работал, не пытаясь выставить оптимальный режим подачи топлива.
Существует возможность предотвратить излишний расход горючего путем возвращения работы двигателя из аварийного режима в нормальное состояние. Неисправный катализатор следует заменить и перепрограммировать электронный блок управления в режим ЕВРО2. Ну или как уже говорилось можно поставить специальную обманку на второй кислородный датчик.
Для чего нужен катализатор в автомобиле? Этот вопрос волнует многих владельцев машин, ведь для некоторых моделей стоимость этой детали доходит до 13 % от общей стоимости, а без него автомобиль не перестанет ездить. Разберемся, так ли необходим этот компонент и какой от него прок простому водителю.
Назначение и устройство катализатора
Можно, не углубляясь в теорию автомобильной техники, с уверенностью сказать, что двигатель автомобиля при работе выделяет вредные для здоровья людей вещества. Чтобы минимизировать вред для окружающей среды, практически все, даже самые дешевые машины, комплектуются катализатором или каталитическим нейтрализатором, который находится в глушителе, на пути выхлопных газов. Катализатор практически полностью избавляет выхлопные газы от:
- Угарного газа CO, который в больших концентрациях вызывает кислородное голодание организма.
- Углеводороды, несгоревшие частицы топлива, при вдыхании обладают канцерогенным действием.
- Оксиды азота, большие концентрации этого вредного вещества во вдыхаемом воздухе вызывают удушье.
Что такое катализатор на автомобиле и из чего он сделан
Конструкционно каталитический нейтрализатор представляет собой керамическую подложку в виде сот, на которую нанесены драгоценные металлы. Именно они и являются катализаторами химической реакции. Обтекая соты с катализатором, выхлопные газы после двигателя избавляются от вредных веществ и направляются через глушитель в атмосферу. Все это устройство располагается вертикально, сразу после двигателя, либо горизонтально перед глушителем.
Для наибольшей эффективности и наименьшей стоимости конструктора стараются установить нейтрализатор как можно ближе к двигателю, где температура выхлопных газов выше. Это позволяет несколько уменьшить площадь сот, что снижает стоимость детали.
Обратной стороной медали является снижение срока службы из-за повышенной температуры керамической подложки.
Подробности об устройстве автомобильного катализатора вы узнаете из этого видео:
Признаки неисправности
Расчетный срок службы катализатора в лучшем случае составляет не более 120 тысяч км. Но его могут сильно уменьшить некачественный бензин и масло, неисправности в двигателе, связанные с впрыском топлива, подачей воздуха или иные, иногда даже механические, повреждения. Вышедшая из строя деталь не только перестает выполнять свою функцию, но и шумит, дребезжит и вибрирует. В случае вертикального расположения нейтрализатора возможно осыпание разрушенных элементов непосредственно в двигатель.
Признаки неисправности катализатора в автомобиле легко заметить. Загорается желтый значок «проверьте двигатель». Значит датчик содержания кислорода, установленный сразу после нейтрализатора, фиксирует выход этой величины из нормальных значений. Спустя какое-то время появляются посторонние шумы в районе этой детали, металлический лязг, грохот, вызванный остатками керамической подложки, которая постепенно разрушается. Повышенное содержание вредных веществ в выхлопе автомобиля точно укажет на разрушение катализатора.
При появлении тяжелых отложений на катализаторе, из-за механических повреждений двигателя, вышедших из строя свечей, прогоревших масляных колец керамическая подложка может оплавиться из-за повышенной температуры. После этого сопротивление этой детали многократно возрастает, что мешает двигателю нормально работать. Фактически автомобиль перестает ездить или даже заводиться.
Хорошо проведенная диагностика двигателя перед установкой нового катализатора поможет выявить проблему и исправить ее, чтобы не допустить повторного выхода из строя дорогостоящей детали.
Ремонт нейтрализатора
При полном или частичном разрушении дорогостоящего каталитического нейтрализатора существует несколько путей решения этой проблемы:
Иногда бывает, что использование не совсем качественного топлива или масла вызвали загрязнение поверхности керамических сот, или повреждения двигателя вызвали появление нагара или отложений на них. Если при этом катализатор перегрелся, то происходит оплавление керамической подложки и выход из строя детали. В данном случае никакая промывка катализатора автомобиля не поможет. При сохранении целостности конструкции необходимо устранить причины загрязнения. После починки двигателя нейтрализатор сам очиститься за счет потока дымовых газов и температуры, поэтому в промывке также не будет необходимости.
Специфика эксплуатации автомобилей в России при низком качестве топлива и долгом сроке использования приводит к массовому переходу на пламегасители или использованию лома для удаления внутренностей нейтрализатора. Это плохо сказывается на состоянии окружающей среды и попросту вредит людям на закрытых подземных паркингах. До повсеместного перехода на качественный бензин эта практика будет общераспространена, потому что многие автолюбители не могут покупать оригинальный или даже универсальный катализатор несколько раз в год.
О том, что еще может привести к быстрому износу катализаторов, узнайте из этого ролика:
Итог
Замена нейтрализатора на оригинальный оправдан только на новом автомобиле, при уверенности владельца в исправной работе двигателя. После нескольких лет активной эксплуатации или на поддержанных машинах катализатор лучше заменять на универсальный. Через еще несколько лет поможет только установка пламегасителя или удалению внутренностей нейтрализатора, т.к. соты будут постоянно забиваться.
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
Устройство каталитического нейтрализатораНейтрализатор 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
Разрушение керамического блока 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.
Практически с самого начала создания автомобиля и до сегодня у конструкторов стоит несколько вопросов, над которыми они постоянно «бьются». Один из этих вопросов – максимальное снижение выбросов вредных веществ в атмосферу, ведь при сгорании топлива в цилиндрах двигателя появляется отработанные газы, которые в своем составе имеют ядовитые элементы. А поскольку эти газы отводятся во внешнюю среду – значит, отравляющие вещества выходят из силовой установки авто постоянно, пока она работает.
Одним из самых действенных способов снижения вредных выбросов авто, который является вполне распространенным – использование каталитического нейтрализатора, в народе называющийся сокращенно катализатором.
Для того чтобы понять, для чего нужен этот нейтрализатор, упомянем немного теории.
Теоретическая часть
Устройство автомобильного катализатора
Выхлопной газ, выходящий из цилиндров силового агрегата состоит из многих элементов, выделившихся в результате химической реакции, которой и является горение. Некоторые из этих элементов вполне безвредны, а вот такие как окись углерода (СО), углеводороды (СН) и оксиды азота (NO и NO2) являются достаточно опасными. Чтобы уменьшить их содержание в выхлопе двигателя, ученые решили эти химические соединения еще раз подвергнуть хим. реакции. Для этого им пришлось использовать дорогостоящие металлы — платиноиридиевый сплав, палладий, родий. Вступая с ними в реакцию, вредные химические элементы окисляются, из-за чего после реакции на выходе получаются углекислый газ (CO2) и азот (N2) – вещества вполне безвредные. Конечно, полностью ядовитые элементы катализатор удалить не способен, но значительно уменьшить их – вполне.
Даже стандарты ЕВРО, постоянно ожесточающиеся, подразумевают определенное наличие опасных веществ, которые автомобили не должны превышать. В некоторых странах за экологией следят очень серьезно, поэтому авто, не соответствующие определенным нормам ЕВРО, и не оснащенные катализаторами, продавать и использовать запрещено.
Несколько слов о металлах, которые выступают нейтрализаторами. Они отличаются по химической реакции с вредными веществами. Так, палладий и сплав на основе платины являются окислительными, то есть, при вступлении в реакцию с вредными веществами, они их окисляют, разделяя на безвредные вещества.
Родий же является нейтрализатором восстановительным. Он при реакции оксиды азота восстанавливает до обычного безвредного азота.
На деле все происходит так: выхлопные газы и выпускного коллектора подаются в емкость, где находится специальная бобина с нейтрализующим металлом, проходя через которую, часть вредных веществ химически нейтрализуется, а затем уже выхлопной газ идет дальше – в резонатор и глушитель.
Сейчас все чаще применяются все три металла в одном катализаторе на авто – для улучшенной очистки отработанных газов. То есть, внутри катализатора размещаются одна за другой три бобины, каждая со своим металлом.
Конструкция катализатора
А теперь более подробно об устройстве катализатора. Располагается он зачастую за выпускным коллектором. Состоит он из корпуса, утеплителя и блок-носителя – той самой бобины.
О корпусе особо говорить нечего – герметичная жестяная емкость с двумя выходами для установки ее в систему отвода выхлопных газов. Утеплитель предотвращает просачивание газов мимо блок-носителя. Помимо этого, он сохраняет температуру, необходимую для протекания реакций. Дело в том, что быстрее всего реакции, при которых нейтрализуются вредные вещества проходят при температуре не менее 300 град. Поэтому зачастую нейтрализатор и располагается сразу за коллектором.
Принцип работы катализатора
А вот сами блок-носители по конструкции довольно интересны. Указанные металлы являются очень дорогостоящими, поэтому сделать один блок-носитель полностью из этого металла – удовольствие невыгодное. Поэтому основой для блок-носителя выступает керамика, сделанная в виде сотов. На поверхность этих сотов и наносится слой нейтрализующих металлов. Такая конструкция позволяет не только снизить расход дорогих металлов, но еще и по максимуму увеличить площадь контакта металла с газами.
Некоторые блок-носители состоят из свернутой в рулон керамической ленты с сотами, поэтому в разрезе она похожа на бобину. Но это не всегда так, есть и блок-носители, похожий на сигаретный фильтр, но только значительно увеличенный в размерах.
Работа катализатора
Одной из особенностей использования катализатора на авто является то, что бортовой компьютер следит за его работой. Для этого в систему отвода включены лямбда-зонды. В авто, которое не оснащено катализатором, данный зонд только один и нужен он для определения количества остаточного кислорода в отработанных газах для коррекции работы системы питания.
Расположение катализатора в выхлопной системе. Кислородные датчики — это и есть лямбда-зонды
А вот в машине с каталитическим нейтрализатором таких лямбда-зондов два, первый установлен перед и катализатором и он определяет состав выхлопных газов для системы питания. Второй располагается за катализатором и определяет он состав выхлопных газов уже прошедших дополнительную очистку. После бортовой компьютер сравнивает показания двух зондов.
Если значения будут выравниваться, это укажет на выход из строя катализатора, о чем просигнализирует индикатор «Check engine».
Неисправности каталитического нейтрализатора
Все дело в том, что катализатор не вечен и со временем выходит из строя. Средний срок службы его составляет около 100 тыс. км. Если авто прошло такой километраж, и возникли проблемы с катализатором – это укажет на естественный износ. В таком случае слой нейтрализующих металлов с поверхности керамических сотов выгорел и выхлопные газы уже не очищаются.
Видео: Как пробить катализатор
Однако проблемы с катализатором могут возникнуть и значительно раньше. Виной тому может стать нарушенная работа системы зажигания или питания. По их вине может пройти засорение сотов сажей и другими продуктами горения, после чего работа катализатора нарушается.
Еще причиной поломки катализатора может стать некачественный бензин, особенно это проблема актуальна у нас. Часто для повышения октанового числа в бензин добавляется тетраметилсвинец. Октан он хоть и повышает, но в цилиндрах полностью не сгорает, а выходя из цилиндров – оседает на поверхности сотов блок-носителя, после чего катализатор перестает действовать.
Устранение проблем в работе
Решений проблем, возникших с каталитическим нейтрализатором – несколько. Первая и самая простая – замена катализатора на оригинальный. То есть, обращаетесь к официальным дилерам, они заказывают новый элемент, заменяют его и авто продолжает эксплуатироваться дальше. Но в этом есть одна значительная проблема – стоимость. Сейчас производители авто поступают по-хитрому – зачастую выпускной коллектор выполнен заодно с катализатором. А поскольку сам катализатор – не дешевый, а еще если и добавить коллектор, то и вовсе сумма за ремонт может выйти приличной.
Вторым способом решения проблемы является установка универсального катализатора. При этом восстановление работоспособности авто может обойтись значительно дешевле. Для авто подбирается определенная модель катализатора, подходящая по параметрам автомобиля. Далее неисправный катализатор вырезается из системы отвода выхлопных газов, на его место вваривается новый – универсальный.
Видео: Катализатор и пламегаситель, сравнение до и после, 0-100(120) км\ч Nissan Almera N16 QG15DE
И последний способ восстановления – замена катализатора на пламегаситель. Это самый «варварский» способ. Катализатор с выхлопной трубы вырезается, на его место вваривается пламегаситель, он же предварительный резонатор, который стабилизирует поток выхлопных газов при прохождении через него, но он никаких очистных работ не проводит. После производится перепрошивка бортового компьютера, и проблем с катализатором больше не возникает.