катализатор что это такое в автомобиле

Что такое катализатор в автомобиле, и какие функции он выполняет

Вопросы, рассмотренные в материале:

Многие автовладельцы задумываются о том, что такое катализатор в автомобиле, после того как этот узел выходит из строя. Изначально на машины стали устанавливаться каталитические нейтрализаторы, чтобы снизить пагубное воздействие на окружающую среду выхлопных газов, которые образуются при работе ДВС. Однако не все водители одобряют установку нейтрализаторов, ведь стоимость этого агрегата достаточно высока. К тому же из-за низкого качества бензина приходится регулярно его ремонтировать.

Для чего нужен катализатор в автомобиле

Каталитический нейтрализатор является одной из составляющих выхлопной системы вашей машины. Зачем в автомобиле катализатор? Он помогает снизить процентное содержание вредных веществ в отработанных выхлопных газах. К ним относятся окись углерода, оксиды азота и углеводороды.

Сегодня на машины устанавливают нейтрализаторы, которые сделаны из благородных металлов. Когда мотор работает, отработанные газы нагревают нейтрализатор. Температура катализатора автомобиля становится достаточно высокой. В результате благородные металлы дожигают вредные веществ, процентное содержание которых уменьшается. Таким образом соблюдаются установленные экологические требования.

Из чего состоит катализатор автомобиля? Из корпуса, в котором находится основа в виде керамических либо металлических сот. На его основу нанесено покрытие из платино-иридиевого сплава. За счет сотообразной конструкции возрастает площадь соприкосновения отработанных газов и поверхности, на которую нанесен каталитический слой. В нейтрализаторе протекает окислительная реакция окиси углерода, а также углеводорода. В итоге из выхлопа выходят относительно безвредные вещества азот и углекислый газ.

Конечно, автомобиль может ездить и без нейтрализатора, однако специалисты рекомендуют монтировать его, когда:

Разновидности автомобильных катализаторов

Все катализаторы выхлопной системы автомобиля подразделяются на следующие виды:

В таком нейтрализаторе окисляется угарный газ до углекислого, а также топливо, которое не сгорело или не догорело, до воды и углекислого газа благодаря реакции горения. Обычно подобные нейтрализаторы двустороннего типа устанавливаются на машины с дизельными моторами.

Такой нейтрализатор был разработан еще в 1981 году. Главная его цель – уменьшить количество вредных веществ, которые попадают в окружающую среду. Нейтрализатор трехстороннего типа решает сразу несколько задач. Например, окисляет угарный газ в углекислый, а также углеводороды, которые не сгорели, в воду и углекислый газ. Также он способен перевести окиси азота в кислород и азот.

Рекомендуем

Нейтрализаторы подразделяются на типы в зависимости от материала, из которого сделан картридж. Выделяют такие их виды:

Главное достоинство нейтрализатора, сделанного из керамики, – бюджетность.

Конструкция таких устройств достаточно прочная и надежная. Металлический нейтрализатор не боится механических нагрузок. Сделанные из металла, по форме напоминающие спирали соты более упругие. Но даже у такого надежного металлического агрегата есть свои минусы:

Это металлические изделия с повышенной пропускной способностью по сравнению с обычными нейтрализаторами из металла или керамики. Спортивные катализаторы делают авто на 7–20 % мощнее, конечно, в том случае, если на транспортном средстве монтирована прямоточная система выхлопа. Спортивные нейтрализаторы соответствуют экологическим требованиям Евро 4 и 5. Такие модели обладают повышенной надежностью. Однако если вы собираетесь приобрести такой катализатор автомобиля, цена будет достаточно высокой.

Причины неисправности катализатора автомобиля

Компании, производящие нейтрализаторы, утверждают, что их можно использовать на протяжении 100 000–150 000 км пробега. Однако в реальности этот агрегат может выйти из строя гораздо раньше, особенно если вы живете в мегаполисе и постоянно стоите в пробках.

Почему нейтрализатор может прийти в негодность? Дело в том, что устройство катализатора автомобиля представляет собой фильтр. А фильтр нужно регулярно менять.

Срок службы агрегата станет меньше, если система зажигания неисправна. Такая проблема обычно выявляется на автомобилях марки Ford и ВАЗ. Если зажигание выставлено неверно, будут случаться пропуски. В результате топливная смесь сгорит лишь частично. Образуется огромное количество сажи, которая скапливается в нейтрализаторе. Оптимальное решение — провести его чистку. Но это не поможет, если оплавилась бобина.

Поломка данного агрегата может произойти, если вы используете низкокачественное топливо. Оно станет не полностью сгорать. Процесс догорания будет происходить в коллекторе, и непосредственно в нейтрализаторе. Микрочастички забьют фильтр, и через него не сможет проходить воздух.

Рекомендуем

Не стоит рассчитывать на долгий срок службы изделия, если вы используете катализатор в автомобиле низкого качества либо поддельный агрегат. Если вы устанавливаете неоригинальную запчасть, возникает риск того, что диаметр ячеек будет недостаточный. В результате нейтрализатор сразу же забьется и выйдет из строя. Обычно такое можно наблюдать на авто американского производства. Ведь используемое в Америке топливо гораздо более качественное. Поэтому и продуктов горения там останется меньше, по этой причине катализаторы в американских автомобилях делают с небольшими сотами.

Нейтрализатор может засориться отходами горения. Случается это обычно, когда мотор начинает потреблять слишком много масла. Ведь во время его сгорания образуется разъедающий дым черного цвета. В итоге нейтрализатор испытывает на себе пагубное воздействие не только отходов горения, но и масла.

Признаки неисправности катализатора автомобиля

Как узнать, что катализатор выхлопной системы автомобиля пришел в негодность?

Рекомендуем

Катализатор в автомобиле не может мгновенно сломаться. Прежде чем он окончательно выйдет из строя, вы заметите, что появились вышеописанные неисправности.

Как проверить катализатор на неисправность

Выполнить проверку можно своими силами. Однако, чтобы провести эту процедуру, потребуется опыт и диагностические приборы. Для точной диагностики лучше всего посетить специализированный сервисный центр. Как выполняется проверка катализатора в автомобиле?

Проведите визуальный осмотр внешней части агрегата. Если обнаружите механические повреждения, вмятины, сколы, то, скорее всего, соты изнутри также испортились. К сожалению, с помощью внешнего осмотра не получится со 100%-ной точностью определить, в каком состоянии находятся соты. Поэтому придется снять нейтрализатор. Кроме того, можно провести проверку на просвет. Если соты в порядке, то катализатор в автомобиле исправен. Продиагностировать таким образом получится не каждую модель авто, ведь устройство катализатора на разных автомобилях может отличаться.

Для проведения такой проверки потребуется специальный прибор – манометр. С его помощью можно измерить давление выхлопа. Если оно выше нормы, значит, есть неисправность.

Для начала придется достать лямбда-зонд и вместо него подключить манометр.

Важно! Соединение должно быть герметичным. Заводим двигатель, повышаем и удерживаем в течение 10 секунд обороты до 2,5–3 тысяч. Оптимальное давление – не более 0,3 кг на сантиметр квадратный. Манометр показал более высокое давление? Значит, катализатор в автомобиле забился.

Потребуется диагностический прибор, чтобы удостовериться в исправности элементов и узлов транспортного средства с помощью осциллограммы. Прибор монтируется вместо свечей зажигания, затем выполняется пуск двигателя. Полученные с прибора данные покажут состояние катализатора.

Чистка либо промывка катализатора автомобиля

Данная процедура поможет, если вы выполняете ее, когда соты находятся в нормальном рабочем состоянии. Если же они спеклись или разрушились, то промывка и чистка не поможет. Единственный выход — заменить катализатор в автомобиле или монтировать недорогой пламегаситель.

1. Профилактическая чистка катализатора

Автомеханики и владельцы авто обычно используют два способа, чтобы промыть катализатор автомобиля от нагара масла и сажи:

Чем промыть катализатор автомобиля для профилактики? В автомагазинах можно найти предназначенные для этого средства, например Hi-Gear HG3270. Заливаем жидкость в топливный бак, и продолжаем ездить на машине. После такой очистки из нейтрализатора выйдет сажа вместе с отработанными газами.

Чтобы провести механическую чистку, потребуется компрессор, а также мелкая наждачная бумага. Конечно, с помощью такого способа очистки не получится устранить внутренние загрязнения — нагар в керамических сотах.

Многие автовладельцы применяют химический состав, чтобы промыть катализатор в автомобиле, который заранее демонтировали. Например, подойдет аэрозоль ABRO, которую используют для очистки карбюратора. В некоторых случаях владельцы авто пользуются керосином, этанолом и так далее, однако никто не гарантирует, что такая промывка не повредит нейтрализатору. Жесткое моющее средство может испортить катализатор, и вам придется затрачивать крупную сумму на покупку нового агрегата.

Чтобы промыть катализатор с помощью Hi-Gear или любого другого средства, необходимо залить состав в топливный бак, а затем заправить автомобиль. Вам не придется прикладывать усилия: соты нейтрализатора очистятся сами во время эксплуатации авто, а загрязнения выйдут через выхлопную трубу.

Рекомендуем

2. Чистка с демонтажем

Иногда, чтобы промыть катализатор в автомобиле, приходится снимать его. Для этого транспортное средство необходимо загнать на эстакаду. Отсоединяем лямбда-зонд, затем откручиваем хомуты, с помощью которых нейтрализатор крепится на выхлопной трубе либо выпускном коллекторе. Затем нужно выполнить следующие шаги:

Обратите внимание! В зависимости от модели вашего автомобиля, лямбда-зонд может располагаться внутри катализатора. Тогда, прежде чем промыть элемент, придется отсоединить датчики и очистить их от сажи.

Не получилось удалить загрязнения с катализатора при помощи аэрозольной пены? Тогда налейте в емкость солярку либо керосин и опустите туда нейтрализатор на 12 часов, можно на сутки. Чтобы очистка была максимально эффективной, добавьте в солярку ацетон или растворитель 646 в соотношении 4:1. Через 24 часа проведите очистку с помощью аэрозольной пены по вышеописанной технологии.

Если вы хотите очистить агрегат механическим способом, вам понадобится мелкая наждачная бумага, а также компрессор, чтобы время от времени продувать нейтрализатор. Конечно, механический метод очистки не позволяет устранить нагар изнутри катализатора.

Иногда владельцы авто не промывают нейтрализатор, а просто протыкают забившиеся соты с помощью острого тонкого шила. Выполнение такой процедуры оправдано только тогда, когда ни один из перечисленных способов очистки не помог.

Нужен ли вообще катализатор в автомобиле: мнения автолюбителей

Существует два противоположных мнения о том, нужен ли катализатор. Часть автовладельцев уверены, что без нейтрализатора не обойтись, ведь он помогает очистить отработанные газы. Другие считают, что необходимо эксплуатировать автомобили без катализатора, ведь его использование негативно сказывается на «здоровье» «железного коня».

Что такое катализатор в машине и зачем он нужен?

Многие узнают о катализаторе, когда он выходит из строя. Ниже мы расскажем, что это за деталь, зачем она нужна и что делать, если она неисправна.

Что представляет собой автомобильный катализатор

Что такое катализатор? Его полное название — каталитический нейтрализатор. Это элемент выхлопной системы, отвечающий за концентрацию вредных веществ в выхлопных газах. Он помогает снизить содержание токсичных компонентов: окиси углерода (CO), углеводородов (CH) и оксидов азота (NO и NO2).

Конструктивные особенности

Катализатор расположен в выхлопной трубе, в промежутке между двигателем и глушителем. Внизу он закрыт защитным экраном, который частично поглощает тепло (в работе эта деталь сильно нагревается).

Катализаторы — это деталь, которая запускается в процессе движения авто, при работе двигателя вхолостую он не работает. Внутри корпуса находится специальная конструкция из металлических или керамических «сот», покрытых тонким слоем благородных металлов – например, платиноиридиевый сплав. Благодаря такой конструктивной особенности увеличивается плотность этого покрытия (каталитического слоя) с вредными газами перед их выходом наружу.

Как благородные металлы помогают бороться с токсичными веществами? Они вступают в химическую реакцию окисления с CO и CH. В результате из глушителя выходят достаточно безобидные для окружающей среды соединения CO2 и N2.

В тандеме с каталитическим нейтрализатором «трудятся» кислородные датчики. Это они определяют точную концентрацию веществ в горючей смеси. После этого элемента выхлопной системы расположен еще один датчик, который уже оценивает концентрацию газов поступающих в окружающую среду.

Такой подход к очистке выхлопных газов эффективный, но не совершенный. Так как наше устройство работает только при высокой температуре, то в процессе нагрева от него мало пользы.

Почему катализатор выходит из строя?

У него есть три основных состояния:

Когда многие узнают, как он работает катализатор – становится понятно, что у него достаточно большой рабочий ресурс. Автомобиль может проехать от ста до ста пятидесяти тысяч километров прежде чем его придется заменить. В среднем срок эксплуатации составляет пять-семь лет. За это время сотовая конструкция приходит в негодность и фильтр больше не может выполнять свое основное предназначение.

Но чаще выход из строя случается намного раньше из-за некачественного топлива. Недобросовестные продавцы бензина используют свинцовые добавки, чтобы получить необходимое октановое число. В результате при сгорании топлива температура поднимается выше привычной отметки и наше устройство перегревается сильнее положенного. То есть он просто быстрее выгорает, а «соты» забиваются.

Как поступить, если катализатор сломался?

Выход один — замена. Очень редко продавцу этой детали удается доказать, что она изначально была некачественная. Скорее всего, он укажет на то, что вы использовали бензин низкого качества, а последствия этого официальная гарантия не распространяется.

На замену в сервисном центре вам могут предложить:

Большинство автовладельцев, которые знают зачем используется катализатор в машине, при выходе этой детали из строя просто избавляются от него. Одни просто пробивают отверстие в корпусе, а другие полностью удаляют. На самом деле, экономить на установке новой детали не стоит: этим вы наносите огромный вред окружающей среде. Если хотите выиграть в цене, лучше обратите внимание на универсальный прибор, особенно в таких случаях:

В остальных случаях можно обойтись пламегасителем, но вы должны четко осознавать, какими будут последствия его установки.

Установка и замена

Если в работе транспортного средства возникли проблемы, вы хотите заменить вышедший из строя катализатор, обращайтесь к специалистам сервисного центра «Мастер Глушителей». Запишитесь на ремонт или диагностику в Санкт-Петербурге по телефону, указанному на сайте, и мы обслужим вас с 10:00 до 23:00. Ответственно подходим ко всем видам работ, решаем все вопросы быстро и по доступной цене, имеем большую базу запасных частей для автомобилей разных марок.

Катализатор что это такое в автомобиле

Катализатор в автомобиле: зачем он нужен и что будет, если его убрать

Автомобиль в системе выхлопа имеет каталитический нейтрализатор, который часто выходит из строя из-за некачественного топлива. Давайте разберемся, что это такое, для чего нужен и что делать в случае засора.

Что такое катализатор

Катализатор предназначен для очистки вредных выхлопов. Он расположен в системе выпуска, в процессе его работы происходят химические реакции: опасные вещества переходят в безопасные формы, после чего выбрасываются вместе с выхлопом. Пройдя этот путь выхлопные газы становятся чище. И как результат, автомобиль наносит меньший вред окружающей среде.

Нейтрализатор работает только после нагрева до 300°C, сразу после запуска двигателя очистка не происходит.

Устройство каталитического нейтрализатора

Основой катализатора являются керамические или металлические соты. В зависимости от модели на стенки сот наносится микрослой из палладия и родия или иридия. Эти металлы обладают высокой химической активностью. Касаясь напыления, часть выхлопа входит с ним в химическую реакцию. Часть элементов, образовавшихся при сгорании топлива, связывается.

Современные катализаторы трехкомпонентные.

Неисправности катализатора и их причины

Производители пишут, что срок службы нейтрализатора 100–150 тысяч километров. Но на практике проблемы могут возникнуть и при меньшем пробеге, особенно в больших городах, где часто приходится стоять в пробках.

В зависимости от особенностей эксплуатации, замена каталитического нейтрализатора может производиться раз в 3–7 лет.

Основной причиной неисправности становится выгорание слоя металлов, покрывающих соты. Это естественный процесс, в результате которого качество выхлопа ухудшается. Бортовой компьютер показывает горящий «чек», а в некоторых случаях и вообще не позволяет мотору работать, выключая зажигание.

Ускоряет процесс выгорания и некачественное топливо. Зачастую у бензина увеличивают октановое число путем добавки свинца, это усиливает нагрузку на катализатор, уменьшая срок эксплуатации. В ситуации с дизельным топливом выход из строя может ускорить сам владелец, используя в зимнее время добавки-«антигель».

В некоторых случаях причиной поломки может стать неисправный двигатель. При неправильно выставленном зажигании и проблемах в системе питания (последнее особенно актуально для дизельных двигателей) выгорание каталитического слоя ускоряется.

Соты каталитического нейтрализатора

Диагностика автомобильного катализатора

Определить неисправность можно по нескольким признакам:

Каталитический нейтрализатор не выходит из строя резко и неожиданно. Обычно перед отказом начинаются мелкие проблемы из списка выше.

Катализатор в разборе

Оригинал или аналог

При этом, в случае использования оригинальной детали, автомобиль сохраняет все режимы работы двигателя. Это положительно сказывается на экологии, а также на ресурсе мотора.

Все описанные ниже способы замены катализатора, носят только ознакомительный характер. Не рекомендуется пользоваться данными методами самостоятельно!

Из-за высокой цены автолюбители ищут альтернативу. Вариантов несколько:

Под универсальным катализатором подразумевается сразу две группы деталей. Первая — катализатор, подходящий под любой автомобиль. Довольно дорогая вещь, но работает безотказно. Второй вариант — блок с сотами. В этом случае в старый катализатор устанавливают новые соты. Недостатком данного варианта считается сложность с выбором сервиса для ремонта, не везде возьмутся за такую работу. Срок службы универсального нейтрализатора 60–90 тысяч километров.

Более дешевый и распространенный способ — пламегаситель. Он может быть готовым, просто предназначенным для установки вместо катализатора. Другой вариант — установка пламегасителя непосредственно в корпус нейтрализатора. Такой способ несколько сложнее, но позволяет скрыть факт замены детали при продаже автомобиля.

Иногда водители просто выбивают соты из корпуса. Способ дешевый, но может привести к увеличению уровня шума и урону экологии.

Особенности удаления катализатора из выхлопной системы

Ниже рассмотрим, какие нюансы удаления катализатора стоит учитывать. В первую очередь, нужно решить, как будет обходиться лямбда-зонд. После удаления нейтрализатора, датчик будет постоянно выдавать ошибку.

Чтобы обойти датчик, обычно делают обманку. Это проставка, которая отдаляет датчик от выхлопных газов, в результате он фиксирует больше кислорода. Обманку вкручивают на место датчика, и уже в нее устанавливают прибор. Такая система работает стабильно, хоть и имеет большое количество минусов.

Еще можно сделать перепрошивку ЭБУ. В результате система будет считать, имеющиеся показатели за норму. Для такой работы требуются дополнительные знания, а также программное обеспечение.

Предупреждения на приборной панели

При перепрошивке нарушаются нормальные циклы работы мотора. Он начинает работать в неправильном режиме. Это снижает ресурс силового агрегата примерно в два раза. В результате перепрошивка вместо экономии принесет вам только больше расходов.

Заключение

В случае возникновения проблем с катализатором, необходимо его заменить. Оптимальным решением будет установка оригинального нейтрализатора. Все аналоги и обманки могут привести к ускоренному выходу двигателя из строя, сделают невозможным получение диагностической карты, а также создадут дополнительную нагрузку на экологию.

Для чего нужен катализатор в автомобиле?

Ежегодно меняются и совершенствуются требования по чистоте выхлопа для машин, работающих на базе двигателя внутреннего сгорания. В определенных случаях из-за высоких экологических стандартов нельзя зарегистрировать транспортное средство в определенном государстве, так как система очистки вышла из строя.

Выхлопная система автомобиля в качестве одного из важных компонентов содержит катализатор: он нужен для очистки выхлопных газов. Это позволяет производителю устанавливать стандартную линейку моторов в новые модели автомобилей.

Что такое катализатор

Катализатор – это необходимый компонент системы отвода продуктов сгорания топливно-воздушной смеси в автомобиле. Функционирование элемента базируется на химической реакции нейтрализации тяжелых частиц и опасных газов. У таких автомобилей выхлопные газы не увеличивают показатели смога в городе.

Отыскать этот элемент можно в магистрали выхлопной системы. Он размещается как можно ближе к впускному коллектору. Это делается потому, что реакция осуществляется только при высокой температуре. Эффективность функционирования устройства обеспечивается тем, что на выходе из двигателя газы имеют наибольшую температуру.

Устройство катализатора

Катализатор или каталитический нейтрализатор изготовлен в формате колбы из металла, смонтированной после приемной трубы. Внутреннее пространство заполнено керамической вставкой со структурой в виде ячеек. Они имеют вид пчелиных сот. Шестиугольник — это оптимальная форма для распределения множества перегородок, контактирующих с газом, подаваемым от ДВС.

Керамические ребра легированы с использованием драгоценных металлов, например, платины, золота или иридия. Эти сплавы реагируют с горячими газами, присутствующими в выхлопе от мотора. Скорость процесса зависит от нагрева внутри катализатора: чем ребра горячее, тем эффективнее преобразование азотных и углеводородных соединений в азот и углекислый газ. Для полноценной работы катализатора в выхлопной системе установлен детектор кислорода.

Неисправности катализатора и их причины

Блок катализатора в машине бывает в рабочем, нерабочем или полурабочем состоянии. Для водителя о состоянии элемента могут говорить различные сигналы:

Катализатор служит длительное время. Если проводится его должная эксплуатация и полноценное обслуживание вовремя, то он может прослужить столько же, сколько и машина. Этот показатель установлен производителем, а в сопроводительной документации прописан срок службы транспортного средства. Но катализатор иногда намного раньше отрабатывает свой ресурс.

Внезапно катализаторы из строя не выходят. Обычно это следствие определенных ошибок, допускаемых владельцем автомобиля. Обычно они сопряжены с поломками в системе зажигания или топливной подачи. В выхлопной системе оказывается некоторый объем недогоревшего топлива, остающегося в форме нагара на ребрах. При его дожиге в катализаторе происходит накаливание его элементов с последующим разрушением. Такое может случиться из-за износа маслосъемных колпачков на клапанах, в результате чего в коллекторе оказывается не только выхлоп, но и моторное масло.

Предотвратить все это можно посредством проведения периодических проверок системы зажигания автомобиля посредством компьютерной диагностики с целью устранения ошибок в конфигурации мотора. На топливе не рекомендуется экономить. Если качество продукции на заправке сомнительное, то лучше там больше не заправляться.

Как диагностировать работоспособность?

Определить работоспособность катализатора автомобиля можно своими силами либо в сервисном центре. Есть три метода проверки работоспособности данного узла:

Замена катализатора

При выходе из строя катализатора у специалистов сервисных центров обычно есть три предложения для выхода из ситуации:

Удаление катализатора

Катализатор стоит дорого, так как в нем присутствуют драгоценные металлы. Высокая стоимость компонента становится главной причиной, по которой большинство автовладельцев с испорченными катализаторами принимают решение об их удалении. Если его просто вырезать и поместить на его место отрезок трубы, то наименьшее, что произойдет – двигатель будет постоянно функционировать в аварийном режиме. В современных авто используется ЭБУ, которая не позволит завести машину, так как сразу определит данную проблему.

Поэтому рекомендуется не выполнять процедуру, пока не будет проведена консультация со специалистами.

Грамотное удаление катализатора должно быть таким:

Одним из важных аргументов в пользу установки нового катализатора становится обязательный техосмотр при пересечении границы с европейскими государствами. При удаленной детали и правильной настройке электроники датчик, поднесенный сотрудником техслужбы к выхлопной трубе, продемонстрирует реальный показатель.

Промывка катализатора

Катализатор – это узел, который не подлежит ремонту, а единственным способом восстановления его работоспособности является замена на новый. Невозможно отремонтировать или восстановить узел, ресурс которого отработан, и делать это не зачем. Это расходная деталь, подлежащая замене.

Но если катализатор забился, то можно продлить его срок эксплуатации посредством промывки. Это можно сделать своими руками. Для этого можно использовать этанол или жидкость для карбюраторов. Для процедуры стоит воспользоваться пластмассовой тарой. Катализатор требуется снять с авто и проступить к очистке.

Соты нужно полить жидкостью, а потом завернуть деталь в ткань и установить на тару вертикально. Спустя полчаса можно промыть соты горячей водой. Далее требуется продуть его для проверки проходимости сот. Если воздух проходит слабо, то процесс повторяется. Когда очистка завершена, можно тщательно просушить узел феном и продуть воздухом.

Итак, не рекомендовано игнорировать даже слабые признаки выхода катализатора из строя. Для максимального продления его срока эксплуатации стоит выполнять элементарные процедуры, даже если их цена кажется высокой.

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:

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.

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.

Что такое катализатор в автомобиле

Большинство автолюбителей задают вопрос, что такое катализатор в машине, когда обнаруживают неисправность детали. Автомобили, оснащённые каталитическими нейтрализаторами, начали выпускаться в угоду экологам, ратующим за снижение выбросов от двигателей внутреннего сгорания в атмосферу. Потребители неоднозначно относятся к установке этого узла в двигатель, поскольку его стоимость высока, а ремонт при российском качестве бензина требуется достаточно часто. Попробуем разобраться, нужен ли катализатор двигателю, и как самостоятельно добиться его корректной работы.

Автомобильный катализатор: что это

Каталитический нейтрализатор – элемент выхлопной системы мотора, предназначенный для очистки отработанных газов перед их выбросом в атмосферу. Необходимость разработки данного узла автомобильного мотора возникла в 60-х годах прошлого века, когда мировое сообщество озаботилось состоянием экологии на планете. В то время уровень выбросов из выхлопных труб автомобилей не был установлен на законодательном уровне.

Катализатор предназначен для нейтрализации вредных выхлопов автомобиля и является частью выхлопной системы авто

Первые стандарты содержания токсичных продуктов в выбросах автомобилей были введены в 1970-м году. Автопроизводителей обязали оснащать машины устройствами, снижающими объёмы угарного газа и продуктов сгорания углеводородов. С 1975 года каталитический нейтрализатор стал обязательной деталью всех сходящих с конвейера автомобилей.

Производители устанавливают на автомобили три вида катализаторов:

Из чего состоит и как работает

Основа катализатора – керамические соты

Конструктивно каталитический нейтрализатор представляет собой выполненную в форме сот керамическую подложку, вставленную в металлический корпус и защищённую теплоизоляционными материалами. Мелкие ячейки прибора имеют специальное покрытие – рабочий состав. Покрывающий соты состав – это сплав платины, родия и палладия, драгоценных металлов, стоимость которых превосходит золото как минимум в два раза.

Сотовая конструкция катализатора увеличивает площадь соприкосновения токсичных газов с нейтрализующей их поверхностью. Остатки вредных веществ мгновенно догорают и не попадают в атмосферу.

Катализатор состоит из следующих деталей:

Устройство катализатора в разрезе

Деталь устанавливают после выхлопной трубы двигателя или во фланце выпускного коллектора. Такое расположение необходимо для эффективной работы катализатора, поскольку нейтрализация токсических веществ возможна только при высоких температурах. Работа узла происходит следующим образом:

Это важно! Решающую роль в процессе нейтрализации токсичных веществ играет температура процесса. Преобразование возможно при температуре от 300 градусов, однако в основном рабочая температура катализатора автомобиля находится в пределах от 400 до 800 градусов.

В момент прогрева двигателя катализатор бездействует, и это является существенным недостатком разработанных на сегодняшний день моделей. Трудность организации правильной работы узла состоит в опасности его перегрева. Если расположить катализатор ближе к двигателю, срок работы резко уменьшится из-за систематического перегрева. Большинство автопроизводителей располагают деталь в области правого переднего колеса, где существует возможность поддержания температуры на оптимальном уровне.

Для чего скупают

Каталитический нейтрализатор – одна из деталей, продолжающих интересовать потребителя даже по окончании срока службы. В интернете всё чаще встречаются объявления о скупке автомобильных катализаторов многочисленными бизнесменами. Причина этому – содержание в детали напыления из драгоценных металлов.

Количество драгметаллов зависит от модели и массы катализатора. В среднем показатели следующие:

Отработанные катализаторы скупают из-за содержания в них в малом количестве драгоценных металлов

Извлечение из деталей драгоценных металлов – технологически сложный и невыгодный в домашних условиях процесс. Сделать это можно только в больших объёмах с применением специального оборудования и реагентов.

Причины и признаки неисправности

Рабочий ресурс автомобильного каталитического нейтрализатора, как уже отмечалось выше, примерно 150 тысяч километров. В процессе эксплуатации деталь постепенно выгорает, и чем хуже топливо, тем происходит это быстрее. Дело в том, что искусственные присадки в плохом бензине способствуют повышенному нагреванию топлива, и соты катализатора оплавляются и забиваются.

Это важно! Выходу детали из строя также способствуют микроповреждения, возникающие при езде по неровностям, неисправности поршневой группы и зажигания. Ускоряет процесс загрязнения сот агрессивный стиль езды.

Выработавший свой ресурс катализатор подлежит замене

Неисправность катализатора фиксирует лямбда-зонд, и на приборной панели выскакивает ошибка «CHECK ENGINE» (Проверить двигатель). При низкой эффективности работы катализатора вследствие его засорения на панели может высветиться ошибка «Р0420». Кроме того, симптомами выхода из строя детали являются:

Все эти признаки свидетельствуют о том, что узел пока работает, но соты частично оплавлены и пропускная способность их снижена. Если продолжить эксплуатацию автомобиля в этой ситуации, мотор может перестать заводиться.

Это важно! Керамические частички разрушенного катализатора могут попасть в цилиндры, повредить их стенки и полностью вывести мотор из строя.

Как проверить состояние узла

Проверить работоспособность катализатора каждый автовладелец может самостоятельно или обратившись в сервисный центр. Существуют 3 метода проверки работоспособности детали:

При наличии специального оборудования провести диагностику можно и самостоятельно

Зачем удаляют катализатор

Идеальное решение при выходе катализатора из строя – его замена новым. Однако не всем по карману покупка новой, оригинальной детали, стоимость которой около 50 тысяч рублей. Альтернативный вариант китайского производства обойдётся в 10 тысяч. Но и такие расходы для некоторых автовладельцев неприемлемы, поэтому они решают удалить каталитический нейтрализатор полностью и вварить пустой пламегаситель (резонатор).

Это важно! Специалисты рекомендуют менять катализатор на оригинальный только один раз, на новых автомобилях. Последующее вложение средств в дорогостоящий оригинальный катализатор нецелесообразно, поскольку мотор работает всё хуже, и соты засоряются в два раза быстрее. Некоторые универсальные модели в несколько раз дешевле фирменных деталей и при этом работают не хуже.

Многие водители решают удалить катализатор, полагая, что он «душит» двигатель. После удаления детали мотор, действительно, начинает работать лучше, ведь ничто не мешает выходить отработанным газам наружу. Но автомобиль становится активным загрязнителем атмосферы. На таком автомобиле нельзя выезжать за границу, поскольку он не соответствует экологическим стандартам Евро-3.

Некоторые водители считают, что можно вполне обойтись без катализатора

В автомобилях, выпущенных по стандартам Евро-3, удаление катализатора потребует прошивки электронного блока управления. Без этой процедуры электронный мозг автомобиля не даст двигателю работать. Прошивку обновляют до версии, в которой каталитический нейтрализатор не задействован. Как вариант, устанавливают эмулятор сигнала кислородного датчика, и в этом случае можно обойтись без перепрограммирования ЭБУ.

Некоторые автовладельцы удаляют только внутреннюю часть катализатора, оставляя на прежнем месте его корпус или заменяя «бочку» на часть магистральной трубы. Некоторые автомобили после такой процедуры начинают издавать во время движения характерный шум, поскольку корпус катализатора становится резонатором. В этой ситуации установка вместо катализатора пламегасителя выглядит более рациональной.

Это важно! Автомобиль с удалённым катализатором становится опасным на закрытых парковках и в гараже. Выхлопные газы могут вызвать сильнейшее отравление, в небольшом пространстве вплоть до летального исхода.

Промывка катализатора автомобиля своими руками

Мастера СТО в один голос утверждают, что катализатор не подлежит ремонту, и единственный способ восстановления его работоспособности – это замена новым. Отремонтировать отработавший свой ресурс узел действительно невозможно. Стоит помнить, что данная деталь является расходной и рано или поздно подлежит замене.

Однако если катализатор просто забился, продлить срок его эксплуатации поможет очистка или промывка. Сделать это можно самостоятельно, не обращаясь к дорогостоящим специалистам.

Промывку катализатора каждый водитель может произвести своими силами

Чем и как промыть

С задачей промывки засорённого катализатора хорошо справляется жидкость для карбюраторов или этанол. Процедуру проводят в пластмассовой таре. Катализатор снимают с автомобиля, проверяют на предмет сильных повреждений и приступают к очистке.

Соты обильно поливают очищающей жидкостью, затем деталь заворачивают в несколько слоёв ткани и вертикально устанавливают в пластмассовую тару. Через 30 минут соты промывают струёй горячей воды.

После промывки водой катализатор продувают для проверки проходимости сот. Если воздух проходит с трудом, деталь снова поливают жидкостью и промывают водой. После полной очистки деталь хорошо продувают сжатым воздухом и тщательно просушивают мощным феном.

При критическом загрязнении процедуру приходится повторить 3–4 раза или воспользоваться более агрессивным средством. Для промывки берут керосин и разводят его в пропорции 4:1 растворителем 646 или ацетоном. В полученный раствор катализатор погружают на сутки, затем продувают или проводят описанную выше чистку аэрозолем для карбюраторов и промывку.

Видео: как прочистить пеной

Это важно! Выполнять очистку в ванной комнате нельзя, поскольку жидкость для карбюратора способна разъесть эмаль ванны и навредить другим деталям интерьера.

Механическая очистка

Удалить загрязнения, скопившиеся на внешней стороне катализатора, можно мелкой наждачной бумагой. Наждачка поможет в случае несильного загрязнения детали. Удалять нагар нужно аккуратно, чтобы при излишнем трении не повредить соты. После чистки катализатор продувают струёй сжатого воздуха.

Как почистить катализатор не снимая с машины

Для промывки и профилактического обслуживания катализаторов промышленность предлагает специальную жидкость, например, Hi-Gear HG3270. Её выливают в бензобак до заправки. Как только двигатель начинает работу, жидкость приступит к чистке катализатора. Скопившаяся сажа самостоятельно удалится через выхлопную трубу. Конечно, это не понравится экологам, но двигатель начнёт работать лучше.

Как не нужно проводить процедуру

Некоторые народные умельцы, с целью экономии времени, применяют «варварский» способ восстановления работоспособности катализатора. Они просто пробивают в детали отверстия, чтобы вернуть мощность работы двигателю.

Такой способ прочистки полностью выводит катализатор из строя. Уровень шума при движении автомобиля повышается, загрязнение выхлопов становится максимальным. Стоит помнить, что эксплуатация автомобиля с неработающим катализатором приводит к различным проблемам с двигателем.

Видео: принцип работы катализатора

В России нет чётких требований к содержанию токсичных веществ в выхлопных газах автомобиля, поэтому вопрос с необходимостью каталитического нейтрализатора в двигателе каждый автовладелец может решать самостоятельно. Многие водители вынуждены удалять эту деталь со своих машин, поскольку качество бензина в нашей стране оставляет желать лучшего. В результате загрязнение воздуха выхлопными газами, особенно в мегаполисах, становится критичным и серьёзно вредит людям.

Катализатор что это такое в автомобиле

Катализатор в автомобиле: зачем он нужен и что будет, если его убрать

Автомобиль в системе выхлопа имеет каталитический нейтрализатор, который часто выходит из строя из-за некачественного топлива. Давайте разберемся, что это такое, для чего нужен и что делать в случае засора.

Что такое катализатор

Катализатор предназначен для очистки вредных выхлопов. Он расположен в системе выпуска, в процессе его работы происходят химические реакции: опасные вещества переходят в безопасные формы, после чего выбрасываются вместе с выхлопом. Пройдя этот путь выхлопные газы становятся чище. И как результат, автомобиль наносит меньший вред окружающей среде.

Нейтрализатор работает только после нагрева до 300°C, сразу после запуска двигателя очистка не происходит.

Устройство каталитического нейтрализатора

Основой катализатора являются керамические или металлические соты. В зависимости от модели на стенки сот наносится микрослой из палладия и родия или иридия. Эти металлы обладают высокой химической активностью. Касаясь напыления, часть выхлопа входит с ним в химическую реакцию. Часть элементов, образовавшихся при сгорании топлива, связывается.

Современные катализаторы трехкомпонентные.

Неисправности катализатора и их причины

Производители пишут, что срок службы нейтрализатора 100–150 тысяч километров. Но на практике проблемы могут возникнуть и при меньшем пробеге, особенно в больших городах, где часто приходится стоять в пробках.

В зависимости от особенностей эксплуатации, замена каталитического нейтрализатора может производиться раз в 3–7 лет.

Основной причиной неисправности становится выгорание слоя металлов, покрывающих соты. Это естественный процесс, в результате которого качество выхлопа ухудшается. Бортовой компьютер показывает горящий «чек», а в некоторых случаях и вообще не позволяет мотору работать, выключая зажигание.

Ускоряет процесс выгорания и некачественное топливо. Зачастую у бензина увеличивают октановое число путем добавки свинца, это усиливает нагрузку на катализатор, уменьшая срок эксплуатации. В ситуации с дизельным топливом выход из строя может ускорить сам владелец, используя в зимнее время добавки-«антигель».

В некоторых случаях причиной поломки может стать неисправный двигатель. При неправильно выставленном зажигании и проблемах в системе питания (последнее особенно актуально для дизельных двигателей) выгорание каталитического слоя ускоряется.

Соты каталитического нейтрализатора

Диагностика автомобильного катализатора

Определить неисправность можно по нескольким признакам:

Каталитический нейтрализатор не выходит из строя резко и неожиданно. Обычно перед отказом начинаются мелкие проблемы из списка выше.

Катализатор в разборе

Оригинал или аналог

При этом, в случае использования оригинальной детали, автомобиль сохраняет все режимы работы двигателя. Это положительно сказывается на экологии, а также на ресурсе мотора.

Все описанные ниже способы замены катализатора, носят только ознакомительный характер. Не рекомендуется пользоваться данными методами самостоятельно!

Из-за высокой цены автолюбители ищут альтернативу. Вариантов несколько:

Под универсальным катализатором подразумевается сразу две группы деталей. Первая — катализатор, подходящий под любой автомобиль. Довольно дорогая вещь, но работает безотказно. Второй вариант — блок с сотами. В этом случае в старый катализатор устанавливают новые соты. Недостатком данного варианта считается сложность с выбором сервиса для ремонта, не везде возьмутся за такую работу. Срок службы универсального нейтрализатора 60–90 тысяч километров.

Более дешевый и распространенный способ — пламегаситель. Он может быть готовым, просто предназначенным для установки вместо катализатора. Другой вариант — установка пламегасителя непосредственно в корпус нейтрализатора. Такой способ несколько сложнее, но позволяет скрыть факт замены детали при продаже автомобиля.

Иногда водители просто выбивают соты из корпуса. Способ дешевый, но может привести к увеличению уровня шума и урону экологии.

Особенности удаления катализатора из выхлопной системы

Ниже рассмотрим, какие нюансы удаления катализатора стоит учитывать. В первую очередь, нужно решить, как будет обходиться лямбда-зонд. После удаления нейтрализатора, датчик будет постоянно выдавать ошибку.

Чтобы обойти датчик, обычно делают обманку. Это проставка, которая отдаляет датчик от выхлопных газов, в результате он фиксирует больше кислорода. Обманку вкручивают на место датчика, и уже в нее устанавливают прибор. Такая система работает стабильно, хоть и имеет большое количество минусов.

Еще можно сделать перепрошивку ЭБУ. В результате система будет считать, имеющиеся показатели за норму. Для такой работы требуются дополнительные знания, а также программное обеспечение.

Предупреждения на приборной панели

При перепрошивке нарушаются нормальные циклы работы мотора. Он начинает работать в неправильном режиме. Это снижает ресурс силового агрегата примерно в два раза. В результате перепрошивка вместо экономии принесет вам только больше расходов.

Заключение

В случае возникновения проблем с катализатором, необходимо его заменить. Оптимальным решением будет установка оригинального нейтрализатора. Все аналоги и обманки могут привести к ускоренному выходу двигателя из строя, сделают невозможным получение диагностической карты, а также создадут дополнительную нагрузку на экологию.

Что такое автомобильный катализатор, из чего состоит и как работает, и почему эти устройства одни удаляют, а другие — воруют

Автомобильный катализатор (каталитический конвертер, нейтрализатор) — это устройство в выхлопной системе автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, предназначенное для снижения выбросов вредных веществ в атмосферу выхлопными газами. Нейтрализация токсичных веществ происходит в результате химической реакции — каталитического восстановления оксидов азота с выделением кислорода и последующим окислением им угарного газа и углеводородов. В этой статье мы рассмотрим принцип работы автомобильных катализаторов, их состав и виды, а также разберемся, почему катализаторы так активно скупают, воруют и вырезают из выхлопной системы.

История изобретения автомобильного катализатора

Ключевая роль в разработке автомобильных катализаторов принадлежит французскому инженеру-механику Эжену Гудри (1892 — 1962 гг.), который значительную часть своей жизни посвятил изучению каталитических процессов и благодаря этому в результате иммигрировал в США. За свои изобретения (каталитический крекинг, который произвел революцию в нефтяной промышленности, и не менее 100 патентов) Гудри при жизни получил немало престижных наград, а также был посмертно включен в Национальный зал славы изобретателей США.

Корпус автомобильного катализатора

Первый автомобильный катализатор Гудри изобрел в начале 1950-х годов. Он представлял собой металлическую коробку с расположенными в шахматном порядке фарфоровыми стержнями (71 штука), покрытыми оксидом алюминия, с крошечными островками платины в качестве катализаторов окисления. Фундаментальный принцип действия такого катализатора мало отличался от нынешнего — восстановление оксида углерода и не сгоревших углеводородов из автомобильных выхлопов. Однако при жизни Гудри не удалось полностью решить несколько ключевых проблем — загрязнение катализатора производными свинца и необходимость работы устройства в широком диапазоне температур. Однако запатентовать свой «каталитический глушитель» он все же успел.

«Поставьте их на все машины и посмотрите, как падает кривая рака легких»,

хвастался Эжен Гудри разработанным устройством.

Озвученные проблемы со временем решили другие ученые под прессингом принятого Конгрессом США Закона о чистом воздухе 1970-го года, требовавшего сокращения выбросов автомобилей на 90% к 1975 году по сравнению с уровнями 1968 года. Тогда это казалось сродни полету на Луну, однако у ученых все получилось и с середины 1970-х годов автомобильные катализаторы стали широко применяться в США. Более подробную информацию об изобретении катализаторов можно найти в специальном репортаже журнала American Heritage.

Автомобильный катализатор

Принцип действия автомобильного катализатора и их виды

Во время работы двигателя внутреннего сгорания вместе с выхлопными газами в атмосферу попадают как безопасные вещества, такие как азот (N₂), вода (H₂O) и углекислый газ (CO₂), так и наносящие вред природе: углеводороды (CH_x), оксиды азота (NO_x), окись углерода (CO) и другие соединения. Углеводороды и оксида азота являются основными компонентами смога.

Основной принцип действия каталитического нейтрализатора основан на химических реакциях и в зависимости от их типа катализаторы делят на два вида — окислительные или восстанавливающие:

Независимо от вида обе реакции протекают при высоких температурах — отработанные газы нагреваются до 500 о С — 1000 о С. Для эффективной работы устройства требуется не менее 300 о С.

Разновидности каталитических конвертеров

Задача автомобильного катализатора — разложить вредные и токсичные соединения на простые и безопасные, или, наоборот, восстановить из токсичных веществ относительно безвредные соединения. Для понимания сути процессов без специальных познаний в области химии приведем несколько примеров основных протекающих в конвертере химических реакций:

Обозначенные реакции в большей степени актуальны для бензиновых двигателей, в дизельных моторах их протекание затрудняется (особенно с участием оксидов азота) из-за более низкой температуры выхлопных газов. Поэтому для двигателей на «тяжелом» топливе была придумана более сложная выхлопная система со впрыском диамида угольной кислоты (мочевины) перед нейтрализатором. Эта технология известна как AdBlue и позволяет снизить количество оксидов азота в выхлопных газах дизельных автомобилей на 90%. Из минусов — сложнее устройство и дороже обслуживание выхлопной системы по сравнению с бензиновыми аналогами, а также необходимость в периодической заправке специального бака мочевиной.

Устройство катализатора

Конструкция катализатора, несмотря на дороговизну этого устройства, довольна проста. Все без исключения автомобильные нейтрализаторы заключены в металлический корпус (в основном из нержавеющей стали), имеют дополнительную термостойкую подложку и рабочую часть в виде одно- или двухкомпонентного вкладыша с мягкой наружной и ячеистой (сотовой) внутренней структурой.

В зависимости от материала, из которого изготовлено рабочее тело, каталитические конвертеры делят на два вида: керамические и металлические.

Каталитический конвертер в разрезе

Как правило автомобильный катализатор состоит из:

Обычно катализатор встроен в выхлопную систему автомобиля в качестве отдельного модуля сразу за выпускным коллектором, реже — встраивается непосредственно в выпускной коллектор (так называемый катколлектор).

Причины и признаки неисправности и разрушения катализатора

Со временем катализатор неминуемо выходит из строя. Нормальный срок службы этого устройства — 100 тысяч километров. Иногда нейтрализаторы могут отходить 200 тысяч километров и более, в других ситуациях — рассыпаются через год-два эксплуатации нового автомобиля. Такой разброс зависит от многих факторов. Типовые причины неисправностей каталитических нейтрализаторов:

Ошибка на приборной панели, сигнализирующая о неисправностях нейтрализатора, загорается далеко не всегда. Особенно это касается старых машин. Основные признаки неисправности каталитического нейтрализатора:

При первых признаках неисправности каталитического нейтрализатора следует обратиться на станцию технического обслуживания и провести диагностику этого устройства.

Помимо этого неисправный катализатор может быть причиной повышенной рабочей температуры двигателя (с последующим износом клапанов, появлению трещин на выпускном коллекторе, затвердеванию сальников). Также керамическая пыль от разрушающегося каталитического нейтрализатора может попадать в двигатель с неминуемым повреждением поршневой группы.

Удаление (вырезание) каталитических нейтрализаторов

Несвоевременная замена катализатора может привести к серьезным проблемам с другими дорогостоящими узлами автомобиля (двигатель, трансмиссия, турбина). Но из-за высокой стоимости новых нейтрализаторов не все автовладельцы готовы решиться на такой шаг. В этом случае обычно прибегают либо к более доступным альтернативам (заменителям), либо к банальному удалению катализатора. Однако помимо очистки выхлопных газов это устройство выполняет и другие функции: снижение температурной нагрузки последующих узлов системы выхлопа и уменьшение громкости работы всей системы. Помимо этого в современных авто ставятся датчики анализа выхлопных газов, которые точно оповестят о неполадках, в случае если не будет производиться очистка выхлопа.

Типовые варианты решения проблем с вышедшим из строя катализатором:

Стоимость автомобильного катализатора

Высокая стоимость таких драгметалов как платина, палладий и родий — основная причина дороговизны катализаторов, как новых. так и использованных. Цены на некоторые «бэушные» нейтрализаторы могут достигать 70 000 рублей и более за штуку, новые на некоторые авто могут стоить и 200 000 рублей! Порой цена катализатора превышает стоимость самого автомобиля на рынке подержанных машин, однако найти сегодня такой автомобиль с еще не вырезанным катализатором — большая удача.

Высокая стоимость катализаторов привлекает преступников. Не редки организации целых преступных групп, которые специализируются на воровстве автомобильных катализаторов. Чаще всего каталитические нейтрализаторы снимают со старых японских, немецких, шведских и итальянских автомобилей — там как правило самое высокое содержание драгметаллов в составе катализатора. Также популярностью пользуются некоторые гибридные автомобили (например, Toyota Prius Hybr id).

Мы изучили прейскуранты скупщиков автомобильных катализаторов и составили таблицу самых дорогих на конец 2021 года конвертеров (речь идет о «бэушных» устройствах):

Что касается моделей авто, то на сайте одного популярного российского приемного пункта катализаторов больше всего востребованы конвертеры, снятые с этих машин:

Ниже на графиках представлена динамика цен за последние 25 лет на содержащиеся в катализаторах драгметаллы — платину, палладий и родий. Наглядное пособие о причинах роста цен нейтрализаторов:

Как видно из графиков, если цены на платину за последнее десятилетие находились в диапазоне примерно 20 — 60 долларов США за грамм (

1500 — 4400 российских рублей), то стоимость родия за этот же период взлетела с 20 долларов (

1500 рублей) за грамм до 950 долларов США (

70 000 рублей) в пике на начало 2021 года! Сейчас цены на эти драгметаллы снизились и на сегодня за грамм родия просят примерно 450 долларов США (

33 000 рублей). Рыночная стоимость палладия на конец 2021 года — 70 долларов США (

5000 рублей) за грамм, платины — 35 долларов (

2500 рублей ) за то же количество.

Автомобильный катализатор

Стоимость сырья для изготовления катализаторов растет, поэтому производители ищут и находят способы как снизить содержание драгметаллов или ищут им более дешевые альтернативы. Так, например, в последнее время начали применять золото — получается дешевле. Что касается текущего состояния, то при очень усредненных расчетах в 1 килограмме «внутренностей» катализатора содержится примерно 1,3 — 1,4 грамма палладия и 0,15 грамма родия. Сам же автомобильный катализатор весит в среднем примерно 1,2 кг без корпуса.

Точный ответ о содержании драгметаллов в составе катализатора можно получить только после спектрального анализа — такие результаты обычно предоставляют скупщики этих устройств. Чем выше содержание драгоценных металлов — тем выше стоимость нейтрализатора.

Заключение

Разработанное в середине прошлого века устройство прочно вошло в обиход и без него сегодня не спускается с конвейеров ни один автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Однако всеобщая электрификация, вероятно, скоро отправит катализаторы в прошлое. Но пока продолжают выпускаться автомобили с ДВС — каталитические конвертеры будут по-прежнему неустанно трудится, очищая выхлопные газы от вредных примесей. Ну, насколько это возможно.

Автомобильные катализаторы — принцип работы, зачем нужен

Из курса химии известно о существовании веществ, ускоряющих или вызывающих процесс химической реакции, при этом не участвующие в составе веществ этой реакции. Медь, никель, золото, палладий, родий, хром – это еще не самый полный перечень веществ, ускоряющих процесс химической реакции, но именно они применяются при производстве катализаторов для автомобилей. Катализаторы автомобильные основаны на способности веществ-катализаторов к ускорению реакции горения бензина, который поступает из цилиндров двигателя из-за неполной его реализации.

Принцип работы катализатора и схема устройства

Работа автомобильного катализатора основана на применении веществ, ускоряющих горение нереализованного топлива в цилиндрах, тем самым, снижая до минимума выделение вредных веществ в атмосферу.

Огромное количество машин использует двигатель внутреннего сгорания, выхлоп которых представляет токсичные газы: оксид азота, монооксид углерода и несгорающие компоненты топлива. В целях сохранения экологически чистого воздуха в окружающей среде ученые разработали устройство, способное за 0,1 секунды выделить в токсичном газе вредные вещества и нейтрализовать их, не создавая при этом разрушительных воздействий двигателю. Катализатор (или каталитический конвертор, или нейтрализатор) переработав токсичные газы выделяет пары воды и кислород, углекислый газ.

Чтобы понять, как работает катализатор, необходимо увидеть его структуру внутри корпуса. Если разрезать верхнюю часть корпуса катализатора, то под нержавеющей крышкой конструкция представит собой два керамических блока, каждая из которых состоит из большого количества каналов (от 1000 до 3000).

С торцов блоки покрыты драгоценным металлом. Платина и родий на первом блоке, платина и палладий на втором, при этом первый является восстанавливающим, уменьшающим выбросы оксида азота, а второй окислительный. Окислительный катализатор (блок) уменьшает количество несгоревшего топлива и окиси углерода. Процесс происходит при высоких температурах, достигающих 750 градусов по шкале Цельсия.

Совместное использование драгметаллов обеспечивают реагирование с токсичными газами и производить на выходе из глушителя автомобиля безопасные продукты горения. Используемые драгметаллы (платина, родий, палладий) не подаются коррозии, но по ценовой политике – это самые дорогие материалы, используемые в катализаторах. В среднем, производителям катализаторов драгметаллы обходятся за 1 кг в 50000 долларов, но цена окупается прежде всего получением экологически чистых газов на выхлопе.

Чтобы максимально увеличить поверхность контакта металла с газами и была разработана система микроканалов, которые обеспечивают общую площадь металлов примерно равную площади футбольного поля.

Отработанный газ из цилиндров устремляется с огромной скоростью в каталитический нейтрализатор и в первую очередь проходит через соты (каналы) первого блока (восстанавливающий) платиново-родиевым покрытием. Молекулы платины, родия и оксида азота вступают в химическую реакцию. Эти металлы притягивают к себе молекулы кислорода, а свободные атомы азота взаимодействуют между собой. Результат – оксид азота превращается в кислород и азот, которые вместе составляют 99% того газа чем мы дышим.

Далее газы поступают во второй блок (окислительный), через тысячи микроканалов, покрытых платиной и палладием. Эти драгметаллы притягивают кислород. Высокие температуры заставляют объединяться монооксиду углерода с еще одной молекулой кислорода и, в результате наступает преобразование токсичного газа в углекислый газ – газ, из которого состоит обычная питьевая газировка.

Помимо этого, еще есть молекулы негорючих веществ. Экстремально высокие температуры заставляют их рекомбинировать с молекулами кислорода. В результате, еще вырабатывается больше углекислого газа и вода.

Схема химических реакций, протекающих в блоках выглядят следующим образом:

Таким образом, реализация в катализаторах ускорителей в виде драгметаллов позволяет получить химические реакции, нейтрализующие токсичные, вредные вещества CO, CH_x и NO_x с получением на выходе безвредной воды H₂O, азота N₂ и углекислого газа CO₂.

Краткая справка по применяемым в катализаторах драгметаллов

Платина – благородный металл серебристо-белого цвета. Название платине дали испанские завоеватели Южной Америки. В связи со сходством этого металла с серебром, но очень сильной тугоплавкостью им пренебрегали и даже топили в море, отделяя от россыпи золото, вследствие этого платина с испанского языка в буквальном смысле означает пренебрежительное к серебру слово «серебришко».

Началом применения платины в катализаторах послужило открытие в 1821 немецким химиком И.В. Деберейнером способности платиновой руды протеканию и ускорению ряда химических реакций, при этом сам драгметалл не претерпевал никаких изменений.

Родий – благородный драгоценный металл группы платиноидов с ярко изумительным холодным блеском серебристо-белого цвета, дорогой по цене, очень твердый, но хрупкий.

Металл с такими характеристиками является королем бриллиантов и самоцветов, находится в одном ряду по ценности с такими металлами как серебро, золото и платина.
Родий – металл, получаемый путём переработки платины, при этом для получения 1 кг родия необходимо ее несколько тонн.

Применение родия в массовом количестве направлено в основном в автомобильной отрасли. Около 97% материала-сырья уходит на производство катализаторов — узлов выхлопной системы. Именно родий, являющийся катализатором по своей природе, способен перерабатывать выходящие из цилиндров двигателя токсичные газы.

Палладий – переходный металл серебристо-белого цвета с гранецентрированной кубической решёткой, в чистом виде довольно мягкий металл.

Палладий часто применяется как катализатор, в основном, в процессе гидрогенизации жиров и крекинге нефти и в настоящее время активно используется в производстве автомобильных катализаторов.

Практическое применение катализатора на автомобиле

Любой современный автомобиль с бензиновым и дизельным двигателем оснащается системой очистки токсичных газов — катализаторами.

Устанавливается катализатор непосредственно после приемной трубы или соединяется через разветвленные трубы к головке блока цилиндров и называется такая конструкция катколлектором. Второй способ наиболее чаще стал применяться на автомобилях, так как происходит ускоренный нагрев элементов катализатора. После катализатора на автомобилях, принадлежащих к экологическим нормам Евро-3, Евро-4 и Евро-5 устанавливается датчик кислорода, который выполняет функции диагностические. Иными словами, диагностируемый датчик кислорода выполняет контроль эффективности работы катализатора и в случае превышения норм выхлопа загорается на панели приборов ошибка, сообщающая о критической работе катализатора. В этом случае необходимо проверить параметры работы двигателя и установить причину превышения норм допустимого выхлопа токсичных газов.

Ресурс катализатора составляет ориентировочно от 100000 до 200000 километров пробега, но если двигатель на этом этапе работал без пропусков воспламенения в цилиндрах или их было незначительное число раз, то функционирование достигает и до 500000 км.

Как уберечь катализатор от повреждений и раннего износа?

Для этого необходимо знать причины, вызывающие ранний износ или его повреждение. Прежде всего необходимо обращать внимание к качеству заливаемого в бензобак топлива. В случае некачественного топлива, насыщенного искусственно ферритами, марганцем и другими инородными веществами, включая водяной конденсат, происходит засорение микроканалов, что приводит к противодавлению в выхлопной системе. Обратный отскок выхлопных газов значительно нарушает работу газораспределительного механизма и в силу поступления в впускной тракт горячих отработанных газов усиливает износ поршневой группы и клапанов. Такое явление на некоторых типах автомобилей учитывается и устанавливается специальное устройство, называемое рециркулятором.

В бензиновых двигателях может быть внутренняя система рециркуляции и внешняя. Внутренняя система проектируется таким образом, чтобы выпускной клапан оставался некоторое время открытым в то время, когда уже открылся впускной клапан. Такое положение клапанов называют «перекрытием», обеспечивающей внутреннюю рециркуляцию газов и не требующей дополнительных компонентов. Внешняя работает с дополнительным компонентом, называемым клапан рециркуляции (EGR).

Благодаря системе рециркуляции отработанные газы, попадающие обратно во впускную систему, охлаждаются, что снижает расход топлива и количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.

Следующим фактором, влияющим на износ катализатора, является неисправность двигателя. Несбалансированная работа двигателя влечет к изменению топливоподачи. Топливо в значительном количестве начинает поступать в катализатор, забивая микроканалы и эффективность его резко падает. И, наоборот, если в систему поступает слишком мало топлива, бедная смесь, то катализатор начинает сильно греться, вызывая очень высокую температуру (выше 800 градусов), вследствие чего элементы с драгметаллом начинают плавиться. И в том, и в другом случае дорогостоящий катализатор подлежит замене, так как ремонту он не пригоден.

Механические удары также могут быть причиной раннего износа катализатора, так как в образовавшуюся трещину начинает поступать воздух вызывая перегрев и проникновение инородных частиц, забивающих микроканалы, препятствующих прохождению отработанных газов.

Катализатор является частью выхлопной системы двигателя и соответственно его неисправность отражается на работе мотора. В основном неисправность катализатора выражается в его разрушении (на основе керамики) или оплавлении (на металлической основе), а также в засорении микроканалов. Если катализатор начал плохо пропускать отработанные газы, то это отразится на работе двигателя:

Каталитический нейтрализатор — как работает, конструкция, типы

Каталитический нейтрализатор (катализатор) представляет собой устройство контроля выбросов выхлопных газов, которое превращает токсичные газы и загрязняющие вещества в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания в менее токсичные загрязняющие вещества, катализируя окислительно-восстановительную реакцию (реакцию окисления и восстановления).

Катализаторы обычно используются с двигателями внутреннего сгорания, работающими на бензине или дизельном топливе.

Принцип работы

В химии катализатор — это вещество, ускоряющее или вызывающее химическую реакцию, но само при этом не расходующееся. Такими веществами являются золото, никель, палладий, медь, родий, хром и большинство драгоценных и редких металлов.

В процессе работы автомобильного двигателя образуются выхлопные газы. Эти газы попадают в выпускной коллектор и далее — в каталитический преобразователь.

Выхлопной газ, состоящий из токсичных веществ, проходит через структуру нейтрализатора. Вещества-катализаторы в составе конвертера вызывают химические реакции, преобразующие вредные вещества в безвредные.

Современный нейтрализатор использует два катализатора, а именно — катализатор восстановления и катализатор окисления.

Конструкция

Каталитический преобразователь представляет собой металлический корпус из нержавеющей стали, в котором есть сердцевина с сотовой структурой. Она покрыта драгоценными металлами, такими как платина и родий. Эти металлы реагируют с выхлопными газами двигателя. Они уменьшают содержание токсичных газов, превращая их в углекислый газ и воду.

Керамическая конструкция дешевле в производстве, но у неё есть большой минус — хрупкость. Достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты треснули и осыпались.

В первую очередь катализатор реагирует с окисью углерода, образующейся при сгорании бензина. Он также реагирует с углеводородами, образованными несгоревшим топливом и оксидами азота. Таким образом, нейтрализатор превращает эти газы в менее вредные побочные продукты, такие как диоксид углерода, водяной пар и азот.

Чтобы катализатор был эффективным, его температура должна быть около 400 °C. Вот почему они обычно соединены с выпускным коллектором. По этой же причине датчики кислорода имеют нагревательные элементы.

Типы каталитических нейтрализаторов

Есть три разных типа автомобильных катализаторов. Первый тип — катализатор окисления. Он уменьшает вредные загрязнения, такие как угарный газ (CO) и углеводороды топлива (HC) в выхлопе. Одновременно часто используется вторичный впрыск воздуха. Однако катализатор окисления уменьшает только часть загрязняющих веществ.

Двухступенчатый катализатор

Второй тип — двуступенчатый каталитический нейтрализатор, который является более совершенным. Работает в два этапа. Есть два элемента, которые расположены один за другим.

Двусторонний (или «окислительный») каталитический нейтрализатор имеет две одновременные задачи:

Этот тип автомобильных катализаторов широко используется в дизельных двигателях для снижения выбросов углеводородов и окиси углерода. Они также использовались на бензиновых двигателях в автомобилях американского и канадского рынков до 1981 года. Из-за неспособности контролировать оксиды азота они были заменены трехступенчатыми нейтрализаторами.

Трёхступенчатый катализатор

Третий тип — это трёхступенчатый каталитический нейтрализатор. Начал использоваться с 1981 г. Он преобразовывает вредные газы, выходящие из двигателя, в безвредные.

Выхлопные газы двигателя содержат опасные вещества, которые наносят вред окружающей среде. К ним относятся оксиды азота, углеводороды и оксид углерода. Трехступенчатый катализатор превращает их в менее вредный диоксид углерода, воду и азот.

Три ступени очистки выхлопных газов выглядят так:

Эти три реакции происходят наиболее эффективно, когда катализатор получает выхлоп от двигателя, работающего немного выше стехиометрической точки. Для сжигания бензина это соотношение составляет от 14,6 до 14,8 частей воздуха на одну часть топлива. Эффективность преобразования очень быстро падает, когда двигатель работает вне этих пределов.

При бедной смеси выхлоп содержит избыточный кислород и это не способствует реакции восстановления NO_x. При богатой смеси избыточное топливо потребляет весь доступный кислород перед нейтрализатором, оставляя для функции окисления только кислород, находящейся в катализаторе.

Трёхступенчатый катализатор является единственным устройством, которое уменьшает количество всех трёх загрязнителей за один раз. Такой способ очистки наиболее экономичный.

Большинство автопроизводителей используют в своих транспортных средствах именно трехступенчатые нейтрализаторы, которые соответствуют строгим нормам выбросов.

Где и как расположен катализатор

В большинстве транспортных средств каталитический нейтрализатор расположен рядом с выпускным коллектором двигателя. Преобразователь быстро нагревается благодаря воздействию очень горячих выхлопных газов, что позволяет снизить вредные выбросы во время прогрева двигателя.

Это достигается путем сжигания избыточных углеводородов, которые образуются в результате обогащенной смеси, необходимой для холодного пуска.

В некоторых трехкомпонентных катализаторах есть системы впрыска воздуха, который подается между первой (восстановление NO_х) и второй (окисление углеводородов и СО) ступенью преобразователя.

Как и в двухступенчатых преобразователях, этот нагнетаемый воздух обеспечивает кислород для реакций окисления. Также иногда присутствует точка впрыска воздуха выше по потоку, перед каталитическим нейтрализатором, чтобы обеспечить дополнительный кислород только во время прогрева двигателя.

Это приводит к тому, что несгоревшее топливо воспламеняется в выхлопном тракте, тем самым предотвращая его попадание в каталитический конвертер. Этот метод сокращает время работы двигателя, необходимое для достижения рабочей температуры катализатора.

Большинство новых автомобилей имеют электронные системы впрыска топлива и не требуют впрыска воздуха в своих выхлопных трубах. Вместо этого они обеспечивают точно контролируемую топливовоздушную смесь, которая быстро и непрерывно переключается между обеднённым и обогащённым состоянием.

Датчики кислорода контролируют содержание кислорода в отработавших газах до и после каталитического нейтрализатора, и блок управления двигателем использует эту информацию для регулировки впрыска топлива.

Смотрите также видео о том, как устроен автомобильный катализатор:

Катализатор дизельного двигателя

Для двигателей с воспламенением от сжатия (то есть для дизельных двигателей) наиболее часто используемым каталитическим нейтрализатором является катализатор окисления дизельного топлива (diesel oxidation catalyst — DOC).

DOC содержат палладий, платину и оксид алюминия, которые окисляют углеводороды и оксид углерода кислородом с образованием углекислого газа и воды.

Эти преобразователи часто работают с 90-процентной эффективностью, фактически устраняя запах дизельного топлива и помогая уменьшить видимые частицы (сажу).

Эти конверторы не уменьшают NOx, потому что любой присутствующий восстановитель будет реагировать в первую очередь с высокой концентрацией O₂ в выхлопных газах дизельного топлива.

Раньше сокращение выбросов NOx от дизельных двигателей решалось путем добавления выхлопных газов во впускной коллектор, известное как рециркуляция выхлопных газов (EGR).

В 2010 году большинство производителей дизелей добавили каталитические системы в свои автомобили, чтобы соответствовать новым требованиям по выбросам.

Дизельный выхлоп содержит высокий уровень твердых частиц (ТЧ). Каталитические нейтрализаторы не удаляют ТЧ, поэтому они очищаются сажевым фильтром (diesel particulate filter — DPF).

Все транспортные средства, работающие на дизельном топливе и изготовленные после 1 января 2007 года, должны соответствовать ограничениям на выбросы дизельных частиц, что означает, что они должны быть оснащены двухсторонним каталитическим преобразователем и иметь сажевый фильтр.