Катализатор на авто – Катализатор автомобильный: что это, для чего нужен и как почистить не снимая

Катализатор в автомобиле: что это? из чего состоит? в чем заключается работа?

Автопроизводители создают всё более усовершенствованные автомобили, чтобы соответствовать законам, следящим за экологической ситуацией окружающей среды. Основной прорыв был сделан в 1975 году при создании элементарного устройства — катализатора. Его задача обезвредить вещества до выхода в воздух.

 

Какие выбросы производит автомобиль?

Бортовой компьютер контролирует объём сгораемого топлива, с целью сохранения пропорций воздух:топливо предельно близкими к стехиометрической точке. В теории, это соотношение дает возможность топливу сгореть полностью без избытка окислителя. В двигателях внутреннего сгорания она равна 14,7:1 — на долю горючего требуется 14,7 долей кислорода. Но на практике, топливная смесь далеко не идеальна.

Что такое катализатор в автомобиле?

Катализатор (каталитический нейтрализатор) – часть выхлопной системы, уменьшающий вредные вещества (окись углерода, углеводороды, оксиды азота) в выхлопах.

Автомобильным катализатором называют всю приемную трубу — деталь, сложную и затратную в изготовлении. Состоит из выпускного коллектора, сложных фланцевых соединений, гофры и конечно бочка каталитического преобразователя.

Из чего состоит автомобильный катализатор?

В корпусе располагается керамическая или металлическая конструкция с удлиненными сотами. На сотовую конструкцию наносится тонкий слой сплавов (катализаторов). Она увеличивает площадь контакта проходящих газов с поверхностью каталитического слоя и снижает потребность в веществах, так как используемые элементы дорогие. После бочка катализатора располагается датчик (лямбда-зонд), показывающий загрязненность газов после очистки.

%rtb-4%

В чем заключается работа катализатора?

Термин «катализатор» пришёл из химии. Означает вещество, ускоряющее реакцию, не являющееся продуктом реакции. Бывает двух типов: катализатор восстановления, катализатор окисления.
В современных автомобилях используется трёхкомпонентный каталитический преобразователь, уменьшающий количество выбросов 3‐х самых вредных веществ, озвученных ранее.
Первая стадия очистки — катализатор восстановления, снижает количество оксидов азота.
Вторая стадия — катализатор окисления, снижает уровень несгоревших вредных веществ.
Третью стадию выполняет компьютер, контролирующий поток выхлопов и использующая данные для эффективного управления впрыском топлива. Кислородный датчик, установленный ближе к двигателю, передает бортовому компьютеру объем кислорода в выхлопе. Который регулирует пропорцию воздуха к топливу, попадающего в двигатель. Такая модель позволяет удостовериться, что работа двигателя максимально эффективна, и в выхлопной системе остаётся достаточно кислорода для окисления не сгоревших веществ.

Каталитический нейтрализатор работает эффективно, но не достиг идеала. Самый большой недостатком: работа только при высокой температуре. В момент прогрева каталитический преобразователь практически бесполезен. Можно переместить бочку катализатора выше к двигателю, но газы будут более горячими, что приведет к перегреву, а это уменьшит срок работы нейтрализатора. Большинство производителей размещают каталитический преобразователь в районе правого переднего колеса — на достаточном расстоянии от двигателя, с возможностью поддержания необходимой безвредной температуры.

Для сокращения выбросов можно использовать предварительный нагрев каталитического нейтрализатора. Самое элементарное — использовать электрические нагреватели сопротивлений. Но большинство автомобилей (12-вольтные) не нагревают катализатор до необходимой температуры за короткое время. Гибридные автомобили (высоковольтные) справляются с этой задачей очень быстро. Дизельный двигатель работает при низкой температуре, вследствие чего катализатор не продуктивен. В связи с этим, ведущие проектировщики эко-автомобилей изобрели систему, использующую мочевину

(карбамид). Мочевина реагируя с оксидом азота, выделяет азот и водяной пар, обезвреживая более 90% оксидов из выхлопа.

%rtb-4%

Причины выхода из строя автомобильного катализатора?

Ресурс данной экологической детали велик (100–150 тыс.км). Этого хватит не более чем на 5–7 лет. За это время сотовая конструкция выгорает, и теряет свойство фильтрации выхлопов.
Не маловажная причина – низкокачественное топливо. Некачественный бензин искусственно догоняют до нужного значения октанового числа, добавляя свинцовые добавки. При горении выделяются большие температуры, чем обычном бензине. Катализатор перегревается и оплавляется изнутри, забивая фильтрующие «соты».

Что делать при выходе из строя катализатора?

Менять. Дилеры отказывают в гарантии на эту деталь, объясняя поломку следствием использования некачественного бензина. Оригинальный катализатор стоит очень дорого. В нем содержатся дорогие драгоценные металлы, влияющие на условия растаможивания. Сервисы по ремонту автомобилей предлагают альтернативные варианты катализатору.

• Универсальный катализатор. Непосредственно бочка катализатора. Устанавливается вместо сломанного катализатора.

 

• Пламегаситель (предварительный резонатор). Ставится вместо катализатора. Выравнивает поток выхлопов (не фильтруя!), устраняя громкие звуки, возникающие в отсутствии катализатора.

Плюсы и минусы аналогов катализатора.

Универсальный катализатор имеет один недостаток: отсутствие гарантии, потому что эксплуатация зависит от внешних факторов. Долговечность у него 60-80 тыс.км, но не редко ломаются раньше, из-за сбоя в системе зажигания или в работе двигателя.
Пламегаситель не фильтрует выхлопные газы, загрязняя атмосферу. Осложняет прохождение техосмотра.

Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле

Признаки забитого или разрушенного катализатора машины. Методы диагностирования неисправностей катализатора

autoshas.ru

устройство, принцип работы, виды, неисправности

Автомобильный катализатор – прямой ответ инженеров на всё более и более строгие требования к экологической чистоте транспорта. Можно сколько угодно рассуждать о полном сгорании топлива, высчитывать параметры стехиометрической смеси топлива и воздуха, улучшать качество моторных масел, но рано или поздно наступает предел для таких улучшений. А результат всё равно не идеален: то топливо не слишком чистое, то сбоит система подачи, то свечи зажигания начинают шалить… А требования к составу выхлопа только ужесточаются.

Так были созданы системы доочистки: каталитический нейтрализатор, сажевый фильтр, система дожига. Они помогли добиться того, чего так хотят защитники природы – минимального количества вредных веществ, выбрасываемых автомобилем в атмосферу. В этой статье мы приподнимем тайну и раскроем все секреты устройства и принципа работы автомобильного катализатора.

Что такое катализатор и для чего он нужен?

Катализатор – это устройство нейтрализации вредных веществ, входящих в состав выхлопных газов. В процессе сгорания топлива образуются углеводороды CH (именно их присутствие окрашивает выхлоп в черный цвет), оксид азота NO и NO2 (он вызывает так называемые кислотные дожди) и оксид углерода CO (угарный газ, отбирающий кислород из воздуха для полного окисления). Именно с этими соединениями борются экологи.

Каталитический нейтрализатор, встроенный в выхлопную систему, проводит окислительно-восстановительную химическую реакцию, в результате которой образуются безвредные вещества азот N2, углекислый газ CO2 и вода h3O. Автокатализаторы, выполняющие нейтрализацию всех трех вредных элементов выхлопа, называют трехкомпонентными или трехступенчатыми, и именно их устанавливают в современные автомобили.

Расположение катализатора в системе выхлопа автомобиля

Для своей работы нейтрализатор не требует никаких дополнительных источников энергии, все реакции происходят благодаря активному покрытию. Однако он имеет достаточно высокую рабочую температуру, поэтому он находится за выпускным коллектором, но на таком расстоянии от двигателя, чтобы не перегреться (примерно под передним пассажирским сиденьем). Так он разогревается от раскаленных выхлопных газов и выходит на рабочий режим.

Для контроля работы катализатора (и двигателя тоже) устанавливаются датчики кислорода: один перед входом в катализатор, другой – на выходе из него. По количеству остаточного кислорода в выхлопе система ЭБУ делает выводы о режиме работы двигателя, и в случае необходимости корректирует подачу воздуха и топлива в камеры сгорания.

Устройство и принцип работы катализатора

Устройство типового автомобильного катализатора

Автокатализатор имеет довольно простое устройство.

1. Стальной корпус с термоизолирующим слоем находится позади выпускного коллектора.
2. Внутренний наполнитель – сотовая (сотово-трубчатая) структура, покрытая внутри активным слоем (в качестве каталитического вещества может использоваться платина, платиново-иридиевый сплав, родий, палладий). Сотовая структура позволяет повысить площадь контакта выхлопных газов с активным веществом, а значит, более эффективно провести химические реакции.
3. Материал наполнителя – керамика или металл, в зависимости от конструкции и стоимости катализатора.

Принцип работы по своей сути простой, и подробно описан на видео, ниже.

• Драгоценные металлы, нанесенные на внутреннюю поверхность сот катализатора, активируют процессы окисления.
• Оксид азота NO разлагается на составляющие атомы: азот N и кислород O. Атомы азота соединяются между собой, образуя устойчивый азот N2. Кислород присоединяется к угарному газу CO и образует углекислоту CO2.
• Захватывая остаточный кислород из выхлопных газов, катализатор расщепляет углеводороды CH, после чего углерод C соединяется с двумя молекулами кислорода, образуя всё тот же CO2, а оставшийся водород присоединяется к кислороду и получается вода h3O.
• Остаточный кислород фиксирует лямбда-зонд на выходе из катализатора, и это дает бортовому компьютеру информацию о работе устройства.

В идеальных условиях автокатализатор ничего не накапливает внутри: все поступающие в него вещества покидают сотовую структуру. Однако добиться идеальных условий практически невозможно, значит, каталитический нейтрализатор со временем «деградирует» и хуже справляется со своей задачей.

Классификация нейтрализаторов

По функционалу катализаторы-нейтрализаторы делятся на двух- и трехкомпонентные.

1. Двухкомпонентный каталитический нейтрализатор работает только с обезвреживанием угарного газа и углеводородов. Это устаревшая модель, которая уже не используется в новых автомобилях.
2. Трехкомпонентный автокатализатор получил еще и функцию нейтрализации оксида азота. Новый вид, который быстро «взяли на вооружение» инженеры автоконцернов.

По материалу изготовления катализаторы бывают керамические, металлические и спортивные.

1. Керамические – намного дешевле, чем их металлические аналоги, но при этом более хрупкие (удар по корпусу гарантировано разбивает дорогую сердцевину), страдают от перепадов температур (достаточно заехать с раскаленным катализатором в достаточно глубокую лужу) и страдают от сбоев в системе зажигания (детонация или позднее зажигание разрушает соты). Кроме того, керамический автокатализатор может разрушаться не сразу, а постепенно, образуя мелкую пыль. Эта керамическая пыль (очень твердая) может попасть в двигатель через выпускной коллектор и вызвать поломки, требующие капитального ремонта.
2. Металлические – более дорогие, но и более надежные устройства, выполненные из металлической сотовой структуры, упругой и устойчивой к механическим воздействиям. Кроме того, металл не образует мелких частиц, а значит, более безопасен для двигателя.
3. И еще одна, отдельная категория катализаторов – спортивные. Так называют устройства с повышенной пропускной способностью, благодаря которой двигатель прибавляет несколько процентов мощности. Спортивные автокатализаторы устанавливаются в прямоточные выхлопные системы и считаются самыми надежными, хоть и самыми дорогими.

Неисправности катализатора, их признаки

В нормальном, «европейском» режиме эксплуатации катализатор служит примерно 150-200 тысяч километров (если верить производителям), после чего требует замены. У нас же условия для этого девайса далеко не курортные: низкое качество бензина, поддельные моторные масла, установка ГБО сокращают и так не слишком большой срок его жизни. А это означает, что нужно разбираться в том, как именно автокатализатор дает сигнал о неисправности.

1. Нагар внутри катализатора. Это проблема номер один для тех, кто ездит на некачественном (этилированном) топливе. Причиной нагара может стать и неисправная система зажигания: пропуски зажигания заставляют двигатель выбрасывать несгоревший бензин в выхлопную трубу, и он забивает катализатор.

Нагар на катализаторе

Также нагар может появляться, если большое количество моторного масла попадает в камеру сгорания. В этом случае дым становится густо-черным, и катализатор попросту не справляется с таким количеством углеводородов. На сотах образуется нагар и они перестают пропускать выхлопные газы.

Первый признак забитого нейтрализатора – снижение динамики автомобиля. Машина всё хуже набирает скорость, особенно после полноценного прогрева. Растет расход топлива, вплоть до прибавки нескольких литров на 100 километров, а также быстрей уходит на угар моторное масло. В конце-концов автомобиль однажды просто не заводится.

2. Оплавление автокатализатора. Это проблема керамических катализаторов, менее устойчивых к высоким температурам, чем металлические. Причиной оплавления сот может стать сбой в системе зажигания, когда огонь попадает в выпускной коллектор. А также система ГБО, у которой температура выхлопа выше, чем у бензина (но выясняется это, конечно, уже пост-факту).

Оплавление нейтрализатора

Внешне, катализатор может выглядеть нормально, однако если внутренняя часть пострадала от слишком высоких температур, использовать его больше нельзя.

3. И третья проблема – выгорание активного слоя внутри сот. Сделать с этим ничего нельзя: автокатализатор имеет свой срок службы, и расход каталитического вещества, к сожалению, у него тоже есть.

Во всех трех случаях катализатор меняют на новый. Некоторые водители предпочитают вообще удалить его из выхлопной системы автомобиля, оставив «обманку» для ЭБУ. Что ж, это вопрос личной ответственности и перед природой, и перед будущими поколениями.

Как проверить катализатор?

На видео, ниже, есть несколько лайфхаков по проверке каталитического нейтрализатора.

Понять, почему машина стала хуже ездить, а на приборной панели горит «чек», могут в сервисе после детальной компьютерной проверки всех систем. Но и самостоятельно можно провести элементарную диагностику работы катализатора.

1. Посмотреть на цвет выхлопа: черный цвет указывает на то, что катализатор не работает, поскольку пропускает вредные углеводороды наружу.
2. Оценить давление выходящих выхлопных газов «наощупь» – приложить руку к отверстию выхлопной трубы. Низкий напор говорит о том, что катализатор пора менять.
3. Заглянуть под машину после длительной поездки: если корпус катализатора раскален, это говорит о снижении его пропускной способности.
4. Следующая диагностика уже делается в сервисе: проверка давления выхлопа и сравнение показателя с эталонными данными. Манометр для определения давления устанавливается на место лямбда-зонда.
5. И, наконец, визуальный осмотр демонтированного нейтрализатора выхлопных газов на предмет засорения, выгорания или оплавления.

Замена катализатора делается после того, как будет установлено, что в проблемах виноваты забитые или оплавленные соты. Однако и причину оплавления или засорения катализатора нужно найти и устранить, иначе новый нейтрализатор постигнет та же участь. Именно поэтому в современных автомобилях настолько взаимосвязаны все системы и установлено множество контролирующих датчиков.

Полезные советы

На видео с популярного канала «Главная дорога» очень доходчиво показано зачем катализаторы в автомобилях, как их правильно эксплуатировать, можно ли без них и чем это грозит.

Подытожив видео, несколько полезных советов, ниже, для тех, у кого в автомобиле установлен катализатор.

1. Высокая цена нейтрализатора объясняется использованием драгоценных металлов в конструкции катализатора. Сейчас инженеры и химики пытаются использовать золото, которое немного дешевле, чем металлы, что уже применяются для производства катализаторов.
2. Бережное отношение ко всем системам автомобиля – залог долгой их службы. Катализатор связан с другими узлами автомобиля, и зависит от их адекватной работы.
3. Выбор моторного масла для автомобиля с катализатором – отдельная история. Нужно только то масло, что помечено как «подходящее для современных систем доочистки выхлопных газов», то есть катализаторов на бензиновом двигателе и сажевых фильтров – на дизельном.
4. Залегание поршневых колец означает не только перерасход масла, но и скорый выход катализатора из строя.
5. А сам неисправный автокатализатор, наоборот, влияет на работу двигателя. Забитые соты способствуют перегреву ЦПГ, поскольку не дают нормально отводить выхлопные газы.
6. Катализатор, который демонтирован с автомобиля (если его меняют из-за преждевременного выхода из строя) содержит в своем составе драгоценные металлы. Так что можно либо попросить за него скидку на работу мастера, либо забрать с собой (правда, непонятно, что делать дальше с этим «сокровищем»). И только полностью отработанное устройство не стоит ничего.

Заключение

Пока что у нас каталитический нейтрализатор считается в основном проблемой: бензин грязный, и из-за этого катализатор служит недолго. Есть уже налаженный бизнес по замене штатного устройства на пламегаситель-«обманку», который никак не влияет на чистоту выхлопа, но и не отнимает деньги.

Правильно ли это? Каждый решает для себя, что ему выгодней и легче: дышать вредными испарениями или периодически оплачивать ремонт или замену фильтра. Однако в странах Европы давно просчитали, что именно в конечном итоге выгодней каждому гражданину, и теперь наличие катализатора в системах доочистки выхлопа является обязательным на всех новых автомобилях.

vaznetaz.ru

Назначение и расположение катализатора в автомобиле

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

Содержание статьи

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.

avtomotoprof.ru

что такое? Зачем нужен катализатор на автомобиле?

Существует в современных автомобилях одна деталь, которая много лет является причиной очень жарких баталий автомобилистов. Но в этих спорах трудно понять аргументы каждой стороны. Одна часть автолюбителей «за», а другая «против». Деталь эта – каталитический нейтрализатор. Зачем нужен катализатор, что такое важное он выполняет в конструкции автомобиля, почему о нем вечно спорят? Попробуем в этом разобраться.

Каталитический нейтрализатор

Эта деталь отличается простой конструкцией, однако роль, которую она играет в автомобиле, очень большая и серьезная. Работа любого двигателя внутреннего сгорания сопровождается выбросом множества самых разных и очень вредных веществ (все эти вещества и токсичные газы через выходной тракт автомобиля выпускаются прямо в атмосферу). Нейтрализатор позволяет значительно снизить уровень токсичности выбросов, тем самым улучшая экологическую ситуацию.

Так, при помощи специальных химических реакций особо токсичные вещества, не самым лучшим образом влияющие на состояние атмосферы, превращаются в менее токсичные газы, которые затем и выводятся через выхлопную трубу.

В выхлопной системе кроме нейтрализатора также трудятся кислородные датчики. Они управляют качеством горючей смеси и влияют на работу каталитического нейтрализатора. Найти это устройство можно в выхлопном тракте между глушителем и двигателем. Устройство дополнительно защищено металлическим экраном, ведь при работе устройство нагревается. Посмотрите, как выглядит катализатор – фото его размещено ниже.

История создания

В 60-х годах в правительстве всех развитых стран мира обратили внимание на уровень экологии и озаботились количеством выбросов из выхлопных труб многочисленных автомобилей. А нужно сказать, что закон тогда уровни выбросов никак не регулировал.

В 1970 году были приняты самые первые стандарты, которые довели до сведения руководства автомобильных концернов. В этих стандартах был представлен список указаний по содержанию и количеству в выхлопных токсичных газах особо вредных веществ.

Данный стандарт указывал на то, чтобы в новых автомобилях обязательно использовали катализатор, что такое устройство позволит значительно снизить объемы угарного газа и продуктов сгорания углеводородов.

С 1975 года катализаторами стали оснащать все производимые автомобили. Эта деталь стала обязательной.

Устройство и принцип работы

Зачастую устанавливают этот прибор после выходной трубы двигателя либо же он может быть закреплен непосредственно на фланце выпускного коллектора.

Состоит устройство из специального блока-носителя, металлического корпуса и теплоизоляционных материалов.

Носитель состоит из множества ячеек, похожих на пчелиные соты. Он выполняет в устройстве практически всю работу. Эти соты имеют специальное покрытие – рабочий состав. Интересно, что деталь начитает работать не сразу, а лишь после того, как температура в выхлопном тракте поднимется до 200-300 градусов.

Нейтрализатор дожигает окись углерода, которая содержится в продуктах сгорания топлива, а также углеводороды. Также есть и другие вещества, которые нейтрализует катализатор. Что такое эти вещества? Это NOx. Газ очень токсичен и вреден. Он разрушает слизистые оболочки человека.

Ячейки-нейтрализаторы покрыты очень тонкой пленкой на основе уникального платино-иридиевого сплава. Те остатки токсичных веществ, которые не сгорели в двигателе, при касании горячей поверхности мелких ячеек мгновенно догорают. Для данного процесса катализатор забирает остаток кислорода, который остается в уже отработанных токсичных газах. В результате работы этой детали из выхлопной трубы выходят уже не токсичные вещества.

Виды

Картриджи катализатора могут быть изготовлены из керамических материалов или же из металла. Среди автомобилистов более распространены и популярны именно керамические изделия. Они отлично выдерживают высокие температуры, и на них не воздействует коррозия. Среди достоинств — невысокая цена на такой катализатор (что такое вещество, как керамика, имеет невысокую себестоимость, знают специалисты).

Есть у керамического катализатора и минусы. Это его хрупкость. Деталь абсолютно неустойчива к разного рода механическим повреждениям, а так как устройство расположено под дном машины, существует немалая вероятность встречи прибора с бордюром, камнем, с чем угодно. Тогда деталь сломается. Аналоги из металла гораздо крепче, но цена их очень высокая из-за платинового сплава. Например, катализатор ВАЗа в случае поломки не ремонтируется, а новый многие не покупают из-за высокой стоимости.

Катализаторы на разных марках автомобилей

Автомобили в зависимости от своего производителя могут существенно различаться. То же самое относится и к нейтрализаторам. Они также различны от модели к модели. Мы рассмотрим самые популярные марки автомобилей.

ВАЗ

Катализатор на ВАЗах ничем особенным не отличается. Они все металлические, часто выходят из строя ввиду различных повреждений. Найти устройство в автомобиле можно под дном, в районе выпускной трубы двигателя. Зачастую в случае выхода из строя ремонт катализатора невозможен.

«Форд»

В отличие от отечественных автопроизводителей, компания «Форд» позаботилась о водителях. Так, устройство для нейтрализации токсичных газов в машинах этой марки изготовлено на основе керамики.

Чтобы регулировать объем кислорода, для качественного прохождения химической реакции в устройстве используются лямбда-зонд, который интегрирован в ЭБУ.

Так, катализатор «Фокуса» состоит из одного каталитического коллектора и двух датчиков. С мощными двигателями работает два коллектора, а также 4 датчика. Последние можно отыскать и до и после устройства. Работу нейтрализатора можно контролировать с приборной панели.

Прибор рассчитан на 120 тыс. км пробега. Если использовать с двигателем некачественное топливо, эта деталь может выйти из строя значительно быстрее. При выходе из строя отремонтировать катализатор «Форда» невозможного. В этом случае выполняется только замена.

Проверку работоспособности можно выполнить очень просто, а понять, что необходима замена, также просто. С нерабочим катализатором мощностные характеристики существенно падают. Чтобы проверить работу устройства, необходимо выполнить замеры вредных веществ в выхлопе машины. Если фильтры забиты, тогда уровень вредных токсинов будет зашкаливать.

Также проверить работоспособность можно, удалив датчик, установленный до нейтрализатора.

Затем с помощью специального переходника необходимо подключить манометр и выполнить замеры давления при различной нагрузке на двигатель. Даже если устройство вышло из строя, ремонт катализатора не представляется возможным.

Если забился катализатор «Форда», в этом случае снимают старое устройство, а на его место устанавливают новый с увеличенными нормами. Также можно установить вместо катализатора пламегаситель либо универсальный нейтрализатор.

«Тойотовский» катализатор

«Тойота» в данном вопросе также не отличается ничем примечательным. Это те же соты с напылением золота или платино-иридиевого сплава. В новых автомобилях этой марки таких устройств три – они соединены друг с другом последовательно. Каждый из них предназначен для очистки газов от одного конкретного типа вредных веществ.

Правильная эксплуатация катализатора

Чтобы устройство как можно дольше берегло экологическую ситуацию, необходимо правильно его использовать. Так, первая и самая главная рекомендация, которая продлит оборудованию жизнь, – это качественное топливо от известных и популярных брендов. Некачественное горючее может содержать вещества, которые способны без труда уничтожить напыление сот. Особенно плохо влияет на катализатор («Калина» не исключение) такой металл, как тетросвинец. Это вещество уже давно запрещено во многих развитых странах.

Также необходимо помнить, что нейтрализатор работает под воздействием очень высоких температур, поэтому не следует парковать машину там, где валяются легковоспламеняющиеся предметы, листья, бумага или что-то другое.

Водитель при желании сберечь катализатор не должен часто включать стартер, если машина не завелась.

Лучше сделать паузу. Также не стоит вращать коленчатый вал, отключив при этом свечи зажигания. Не следует также производить запуск мотора с помощью буксира.

Как понять, что он сломался

Если, к примеру, на автомобиле установлен катализатор («Шевроле-Авео» в том числе) и необходимо понять, работает он или нет, то для этого существует несколько способов.

Когда машина нормально работает, тогда при любых режимах лампа на приборной панели, сообщающая о проблеме катализатора, не загорится.

Если деталь находится в полурабочем состоянии, тогда ощущается отсутствие тяги двигателя на высоких оборотах. Утром автомобиль хуже заводится. Также машина теряет обороты и увеличивается расход топлива. Все это сигналы того, что деталь требует замены.

Ремонт своими руками

На многочисленных СТО автолюбителям говорят, что ремонт этих устройств невозможен. На самом деле так и есть. Однако если деталь забилась, можно попробовать ее промыть. Если нейтрализаторов в машине несколько, тогда первый удаляют, а второй промывают. Вы можете видеть такой катализатор — фото его ниже.

Промывать рекомендуют смесью для очистки карбюраторов. Если в результате выводится слишком много отложений, то следует замочить деталь на одну ночь в ведро с дизельным топливом.

Далее устройство можно собрать и наслаждаться результатом. Однако для полноценной работы все-таки рекомендуют приобрести новое устройство. Существуют универсальные модели, подходящие на многие автомобили.

fb.ru

Что такое катализатор в автомобиле? — виды и принцип действия | Моторное масло — ГСМ

Решение экологических вопросов в последнее время становится все более актуальным. Это связано не столько с усугублением возникающих проблем охраны окружающей среды, сколько с требованиями, которые диктуют специальные организации ЕС.

 

Одним из аспектов деятельности экологических организаций является контроль над токсичностью отработавших газов автомобилей. Эта проблема актуальна не только в Европе, но и в странах СНГ.

Методом минимизации токсичности выхлопных газов является применение на автомобилях устройств, именуемых катализаторами. Они призваны получить выхлопы с определенным содержанием СО, СН, NO, не превышающим установленных ЕС норм.

В настоящее время катализаторы можно подразделить на три вида: керамический катализатор, химический катализатор, магнитно-стрикционный катализатор.

Рассмотрим каждый из них с выделением некоторых характеристик.

 

Керамический катализатор в машине

Керамический катализатор дожигания (ККД) представляет собой керамическую сотовую конструкцию. Соты необходимы для того, чтобы увеличить площадь контакта выхлопных газов с поверхностью, на которую нанесен тонкий слой платиноиридиевого сплава. В состав данного напыления входят такие дорогие металлы как платина, палладий и радий. Недогоревшие остатки (CO, CH, NO), касаясь поверхности каталитического слоя, окисляются кислородом, присутствующим в выхлопных газах. В результате реакции выделяется тепло, разогревающее катализатор, и активизируется реакция окисления. В конечном итоге выхлопные газы имеют необходимую концентрацию СО2. Именно углекислый газ на выходе является следствием наличия катализатора в выхлопной системе.

Большинство иномарок сейчас комплектуются керамическими катализаторами дожигания сразу при сборке. Для завезенных ранее на территорию России бывших в употреблении автомобилей, а также для произведенных на территории СНГ можно приобрести импортные или отечественные ККД. Из поставляемых в страны СНГ катализаторов наиболее распространены устройства фирмы «Bosal».

Однако наличие прибора данного типа при эксплуатации машины в России доставляет автовладельцу много проблем. Это можно объяснить несколькими факторами.

Во-первых, к нам в страну далеко не всегда прибывают только новые иномарки с минимальным пробегом. Срок же службы катализатора при правильной эксплуатации (имеется в виду использование качественных нефтепродуктов) сопоставим с 100-120 тыс. км пробега автомобиля, после чего рекомендуется замена ККД, что вполне естественно. Катализатор имеет фильтрующие свойства, а фильтры, как известно, нужно менять. Дальнейшее использование устройства вполне допустимо, что и делается у нас, однако нужно четко представлять, что в таком случае в выхлопной системе присутствует элемент далеко не со стопроцентной пропускной способностью. К этому сроку на стенках сот уже осела сажа и продукты недогоревшего масла, которые существенно препятствуют выходу выхлопных газов.

Во-вторых, заправляетесь вы на наших российских заправках. Не секрет, что до сих пор качество бензина на некоторых АЗС не вполне удовлетворительное, а ведь одним из основополагающих условий нормальной работы катализатора является качественный бензин. Для керамических сот с напылением некачественное топливо смертельно. Ведь в результате его попадания в устройство, соты оплавляются, залипают, и проходимость выхлопных газов практически прекращается. По сути, происходит то же самое, что и при забивании сот сажей и продуктами недогоревшего масла, только гораздо быстрее. Таким образом, некачественный бензин — основная опасность для катализатора.

Очень обидно бывает за владельцев автомобилей, которые даже не наездили 70-80 тыс. км, а катализаторы в их машинах уже испорчены. Естественно, у человека не возникает никакого желания покупать новые дорогостоящие детали, не имея никакой уверенности в том, что, поставив их и покатавшись непродолжительное время, он не столкнется с необходимостью повторной замены.

К третьей проблеме использования керамического катализатора дожигания по праву нужно отнести отечественные дороги. Как ни крути, а керамические соты — достаточно хрупкий материал, который при сильном ударе может треснуть и расколоться. В результате удара соты отходят от стенок прибора, начинают дребезжать и перемещаться внутри корпуса, из-за чего окончательно рассыпаются, разлетаясь по всей выхлопной системе.

Если в катализаторе накопился бензин, то машина долго не заводится. И когда, наконец, двигатель удалось запустить, внутри происходит мини-взрыв, который приводит к разрушению керамического катализатора дожигания. По этой причине нельзя, чтобы автомобиль «подъедал» масло.

 

 

Что касается неисправностей ККД, то их существует две разновидности. Первая состоит в том, что от времени катализатор «забивается» и у него уменьшается пропускная способность выхлопных газов. Признаком этого является ощущение того, что машина не «тянет», происходит ухудшение динамики разгона и снижение мощности автомобиля, иногда плавает стрелка оборотов на холостом ходу. Вторая — более критичная. Она проявляется в том, что катализатор уже разрушился, и вас беспокоит звук, дребезжание рассыпавшихся керамических сот или гудение «пустой бочки».

Недостатками катализаторов дожигания являются снижение оборотов и мощности двигателя, увеличение расхода топлива на 15 %. Чтобы избежать этого, некоторые автовладельцы «пробивают» блок ККД насквозь, а показания токсичности опять превышают норму.

 

Химический автомобильный катализатор

Второй тип катализаторов — химические, попросту говоря, присадки. Их сейчас существует бесчисленное количество разных марок, и призваны они улучшить некоторые эксплуатационные свойства топлив, масел, увеличить износостойкость узлов и агрегатов автомобилей. Разработанные присадки для улучшения процесса сгорания топлива (анамегаторы топлива) изменяют его химический состав, повышают полноту сгорания, снижают явление детонации и токсичность выхлопов.

Детонационное сгорание проходит две стадии. На первой происходит предпламенное (холоднопламенное) окисление, во время которого в рабочей смеси образуется значительная часть перекисей в процессе впуска в камеру сгорания топлива от соприкосновения с нагретыми деталями. На второй — горячий взрыв (видимое горение). После воспламенения рабочей смеси образование перекисей происходит более интенсивно; они концентрируются в ее несгоревшей части, суммируясь с образовавшимися на первом этапе, и по достижении критической концентрации распадаются со взрывом и выделением большого количества тепла.

Для нормального горения бензина концентрация перекисных соединений не должна превышать определенных показателей. Анамегатор, как и ТЭС, препятствует образованию гидропероксидов. Тетраэтилсвинец работает как антидетонатор только на первой стадии детонационного горения.

Введение этиловой жидкости приводит к повышению токсичности выхлопа, снижению мощности двигателя (повышению расхода топлива), увеличивает нагароотложения и, следовательно, количество абразива в цилиндро-поршневой группе.

Анамегатор ориентирует молекулы углеводорода таким образом, что они гораздо легче входят в реакцию окисления. В результате горение происходит с большей энергоотдачей, повышается мощность двигателя (снижается расход топлива), создаются препятствия нагарообразованию, из камеры сгорания удаляются продукты распада тетраэтилсвинца.

Антидетонационное действие анамегатора и тетраэтилсвинца суммируются. Повышение мощности происходит за счет более полного сгорания углеводородов топлива. Это снижает количество несгоревших продуктов в выхлопных газах, которые являются источником токсичности.

Мощность и расход топлива — две связанные между собой величины. Если вы на своем автомобиле до применения анамегаторов ездили со скоростью, скажем, 70 км/ч, а после применения, почувствовав прибавку мощности, стали ездить быстрее, то экономии вы можете не обнаружить. Сэкономленное топливо, образно говоря, «ушло» на повышение скорости движения, то есть на выполнение дополнительной работы. Но если скорость и другие факторы останутся неизменными, то экономия будет очевидной.

Действие анамегаторов в топливе изменяется в зависимости от их концентрации. Если в бензине необходимо предотвращать образование гидропероксидов для обеспечения детонационной стойкости, то в дизельном топливе их наличие повышает способность к самовоспламенению. Неодинаковая концентрация по-разному ориентирует молекулы углеводородов, придавая им различные свойства. Поэтому очень важно соблюдать рекомендованные пропорции.

Во фракционном составе дизельного топлива углеводороды более тяжелые, чем у бензина. Энергоотдача такого топлива выше. Поскольку анамегаторы высвобождают энергию из изначально заложенного большего количества сконцентрированной энергии, то и отдача их будет выше.

К недостаткам химического катализатора можно отнести, в первую очередь, постоянную необходимость его замены. К тому же при неправильной концентрации анамегатора с топливом может возникать коррозия металла топливного бака и других агрегатов. По той же причине может возрасти расход топлива до 10 %. Наиболее усовершенствованные анамегаторы — Т-4, Т-6.

 

Магнито-стрикционный (МСК) катализатор

Третий тип катализаторов — магнито-стрикционные (МСК), которые в настоящее время являются самыми современными и лежат в основе автотехнологии будущего. Самому этому методу уже около 40 лет. Экспериментальные разработки велись еще в 70-х годах, но не нашли широкого применения из-за несовершенства стабилизации процесса. Суть метода заключается в магнитно-стрикционной обработке молекулы углерода, присутствующей в любом ГСМ. При этом химический состав топлива не изменяется, а меняются только его физические свойства. «Правильно» сориентированная молекула способна свободной парой присоединить большее количество кислорода, что, естественно, отражается на полноте и теплоемкости горения. Сам катализатор представляет собой устройство предварительной обработки топлива. Он устанавливается в топливную систему автомобиля в зависимости от вида топлива. На бензиновые, карбюраторные и инжекторные двигатели МСК устанавливают перед карбюратором (инжектором), просто отсоединив топливный шланг и вставив устройство между ними. На дизельные автомобили, у которых объем цилиндров превышает 1 800 см3, прибор рекомендуется устанавливать перед каждой форсункой плюс еще один перед насосом высокого давления (НВД).

За счет наиболее полного сгорания смеси в двигателе его мощность увеличивается, следствием чего является снижение расхода топлива. Экологические показатели при этом улучшаются в 3-4 раза. Также уменьшаются нагароотложения на рабочих поверхностях двигателя, что приводит к существенному продлению срока его эксплуатации, более бесшумной и бездетонационной работе (что ощущается сразу после установки), повышению пробега между заменой масла.

Установка данных катализаторов занимает от 5 до 20 минут. Предварительно проводится диагностика топливной системы. У карбюраторных двигателей корректируется зажигание, у инжекторных — лямбда-зоны, а у дизельных — винт холостых оборотов.

Магнито-стрикционные автомобильные катализаторы производятся во многих странах: Венгрии, Польше, Китае, Великобритании, России и др.

motornoe.com

Автомобильный катализатор и его роль в выхлопной системе

Катализатор имеет удивительно простое устройство, но воздействие его очень велико. Из этой статьи вы узнаете, какие загрязняющие вещества образуются в результате работы двигателя, и как каталитический преобразователь справляется с каждым из них, сокращая выбросы вредных выхлопных газов.

Автомобильные катализаторы

На дороги ежедневно выезжают миллионы автомобилей, и каждый из них — источник загрязнения воздуха. Особенно это чувствуется в крупных городах, где выхлопные газы автомобилей могут создавать большие проблемы.

Каталитический преобразователь или катализатор

Для решения этих проблем каждая страна издает свои законы, которые ограничивают допустимый уровень загрязнения, который может создавать каждая машина. За прошедшее время автопроизводители внесли много улучшений в конструкцию автомобильного двигателя и топливных систем, чтобы соответствовать этим требованиям. Одно из значительных изменений произошло в 1975 году — именно в этом году появилось новое устройство, называемое каталитическим преобразователем (конвертером) или просто катализатором. Работа каталитического преобразователя заключается в преобразовании вредных выхлопных газов в менее вредные прежде, чем они покинут выхлопную систему автомобиля.

Выбросы загрязняющих веществ

В целях сокращения выбросов, современные автомобильные двигатели тщательно контролируют количество сжигаемого ими топлива. Их задача — сохранить соотношение «воздух-топливо» как можно ближе к идеальной точке, называемой стехиометрической. Теоретически, при этом соотношении все топливо сгорит с использованием всего имеющегося в воздухе кислорода. Для бензина стоихиометрический коэффициент — около 14,7:1, что значит, что при сожжении одной единицы бензина будет сожжено 17,4 единицы воздуха. фактически во время езды сгорание топливной смеси немного отличается от идеального соотношения. Иногда смесь может быть бедной (при коэффициенте «воздух-топливо» выше, чем 14,7), или, наоборот, насыщенной (при более низком коэффициенте).

Основные загрязняющие вещества, вырабатываемые двигателем, это:

• газообразный азот (N₂) — воздух состоит на 78 процентов из газообразного азота, и большая часть его проходит сквозь автомобильный двигатель
• диоксид углерода (СО₂) — один из продуктов сгорания. Углерод из топлива соединяется с кислородом воздуха.
• водяной пар (H₂O) — еще один продукт сгорания. Водород из топлива соединяется с кислородом воздуха.

Это выбросы в основе своей не опасны, хотя, как считается, выброс углекислого газа (СО₂) способствует глобальному потеплению. Но так как процесс горения никогда не совершенен, небольшое количество гораздо более вредных выхлопных газов выделяется при работе двигателя автомобиля. Именно на снижение их уровня ориентированы каталитические преобразователи:

• окись углерода (СО) — ядовитый газ без цвета и запаха
• углеводороды, также известные как летучие органические соединения — один из главных компонентов смога, образуется за счет неполного сгорания топлива
• оксиды азота (NO и NO₂, которые часто объединяют под обозначением NO_x) — также являются компонентом смога, а также кислотных дождей, оказывают влияние на слизистую человека.

В следующем разделе мы рассмотрим, какие именно процессы происходят внутри каталитического преобразователя.

Как катализаторы сокращают вредные выбросы в выхлопных газах

Если вспомнить химию, то катализатор — это вещество, которое ускоряет или вызывает химическую реакцию, само не входя в продукты реакции. Катализаторы участвуют в реакции, но не являются не реактивом, ни продуктом реакции. Так, для человеческого организма естественным катализатором многих важных биохимических реакций являются ферменты.

В каталитических преобразователях существуют два различных типа катализаторов: восстанавливающий катализатор и окислительный катализатор. Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим катализатором (обычно это платина, родий и/или палладий). Идея заключается в том, чтобы создать структуру, которая подставляет под поток выхлопных газов максимальную площадь катализатора и свести к минимуму задействованное при этом количество самого катализатора, так как используемые материалы весьма дороги. В некоторых преобразователях даже стали использовать золото с примесью более традиционных катализаторов. Золото дешевле по сравнению с остальными катализаторами, и может повысить степень окисления на 40 процентов, что необходимо для снижения количества вредных газов.

Большинство современных выхлопных систем в автомобилях оснащены тремя каталитическими преобразователями, по одному для каждого из веществ, выброс которых необходимо уменьшить.

Восстанавливающий катализатор — первый этап каталитического преобразователя. Он использует платину и родий чтобы уменьшить выбросы NO_x. Когда молекула NO или NO₂ встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород — O₂. Атом азота же связывается с другим атомом азота, образуя N₂.

Окислительный катализатор — второй этап каталитического преобразователя. Он снижает количество несгоревшего топлива и окиси углерода в результате их сжигания (окисления) с помощью таких катализаторов, как платина и палладий. Этот катализатор также помогает СО вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ СО₂.

Существуют два основных вида конструкций, используемых в каталитическом преобразователе — это конструкция по типу «соты» и «керамические бусины». Большинство автомобилей используют сотовые структуры.

Следующий раздел посвещен третьей стадии процесса преобразования, и тому, как добиться от своего каталитического преобразователя лучшего результата.

Контроль загрязнения и повышение эффективности выхлопной системы

Третьим этапом преобразования является система управления, которая контролирует поток выхлопных газов и использует эту информацию для управления системой впрыска топлива. Один датчик кислорода установлен выше автомобильного катализатора, то есть ближе к двигателю, чем сам преобразователь. Этот датчик говорит компьютеру двигателя, сколько кислорода содержится в выхлопе. Компьютер двигателя уменьшает или увеличивает количество кислорода в выхлопных газах за счет регулировки количества воздуха, поступающего к топливу. Эта схема позволяет контролировать двигатель компьютера, чтобы убедиться, что двигатель работает на соотношении, близком к стехиометрической точке, а также чтобы убедиться, что в выхлопных газах достаточно кислорода для работы окислительного катализатора для окисления несгоревших углеводородов и СО.

Каталитический преобразователь проделывает большую работу по уменьшению загрязнения окружающей среды, но его производительность может быть существенно улучшена. Одним из недостатков является то, что каталитический преобразователь работает только при достаточно большой температуре. Когда вы только заводите машину, каталитический преобразователь почти не работает.

Простое решение этой проблемы состоит в том, чтобы передвинуть каталитический преобразователь ближе к двигателю. Тогда выхлопные газы, поступающие в каталитический преобразователь, будут более горячими,и он нагреется быстрее, но это одновременно сокращает срок службы конвертера из-за воздействия чрезмерно высоких температур. Большинство автопроизводителей размещает каталитический преобразователь под передним пассажирским сиденьем, достаточно далеко от двигателя, именно для того, чтобы высокие температуры не вредили ему.

Подогрев каталитического преобразователя — хороший способ снижения выбросов. Самый простой способ подогреть катализатор — использование электрических нагревателей. К сожалению, 12-вольтовая электрическая система, установленная на большинстве машин, не может нагреть каталитический преобразователь достаточно быстро. Большинство людей не будет ждать несколько минут, пока нагреется каталитический преобразователь. Гибридные машины имеют большие, высоковольтные батареи, которые могут достаточно быстро нагреть автомобильный катализатор.

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

Источник: Авто Релиз.ру.

autorelease.ru

Ремонт и замена катализатора своими руками. Удаление катализатора.

Ремонт, удаление или замена катализатора – процедура, с которой часто сталкиваются владельцы автомобилей с возрастом более 5 лет.

Содержание этой статьи

В зависимости от конструкции системы выпуска, характера повреждений и пожеланий автовладельца проблема неисправного каталитического нейтрализатора может решаться несколькими путями. Подробнее обо всех аспектах ремонта и замены неисправного катализатора читайте ниже.

Краткая история появления каталитических нейтрализаторов

Впервые стандарт, регламентирующий количество вредных выбросов в выхлопных газах, появился в 1988 году. Тогда он получил название ЕВРО-0. Этот стандарт на практике почти никак не применялся. Ограничения по количеству выбросов по факту были только на бумаге.

В 1992 году был утвержден стандарт ЕВРО-1. И здесь, в основном для стран Европы, появились действительно работающие ограничения для вновь производимых автомобилей.

Однако требования к содержанию опасных веществ не стали большой проблемой для автопроизводителей. И достигать необходимых показателей удавалось за счет оптимизации работы системы питания и зажигания. Уже тогда делались попытки вживления в системы выпуска первых версий нейтрализаторов. Но массового применения на тот момент еще не было.

После введения нового экологического стандарта ЕВРО-2 в 1995 году достигать требуемой чистоты выхлопов для некоторых двигателей без применения дополнительных средств очистки стало проблематично. Например, требования только по содержанию окиси углерода в выхлопах возросли в 3 раза.

На кардинальную модификацию двигателей пошли не все производители.

И для них решение нашлось во внедрении в систему выпуска особого устройства: каталитического нейтрализатора.

Сегодня действующим стандартом на территории ЕС и Америки является ЕВРО-6. И для достижения требований этого экологического класса применяются сложные, многоступенчатые системы очистки, которые не идут ни в какое сравнение с первыми версиями каталитических нейтрализаторов.

Устройство автомобильного катализатора

Чтобы лучше понять, насколько серьезными могут быть последствия эксплуатации автомобиля с поломками каталитического нейтрализатора, рассмотрим устройство системы очистки отработавших газов.

Каталитический нейтрализатор состоит из основания (металлического или керамического), покрытого напылением из благородных металлов. Основание по форме представляет собой цилиндр или эллипсоид со сквозными продольными каналами.

Максимальное сечение каналов, как правило, не превышает 1-2 мм. Вся поверхность этих каналов покрыта тонким слоем благородных металлов и их сплавов с некоторыми другими химическими элементами.

Основание укладывается в выпускном тракте ближе к двигателю. Обычно между металлическим корпусом магистрали и основанием нейтрализатора укладывается небольшой слой из эластичного, термостойкого материала. Это предохраняет катализатор от механических повреждений.

Общая площадь всех сот катализатора в идеале должна быть равна диаметру участка выпускного тракта, в который он уложен. Подобное решение предотвращает завихрения и перепады давления в потоке выхлопов.

На версиях двигателей с классами от ЕВРО-3 и выше после участка магистрали, где расположен каталитический нейтрализатор, ставится контролирующий датчик. Он проверяет эффективность работы системы очистки в режиме реального времени.

В некоторых модификациях авто в системе устанавливается несколько катализаторов. Это зависит от типа двигателя, его мощности и конструктивных решений автопроизводителя.

Например, на V-образных моторах с разделенными выхлопными магистралями часто ставится 2 или 4 катализатора.

Принцип работы катализатора

Суть работы каталитического нейтрализатора заключается в его названии. В присутствии высоких температур и благородных металлов, таких как платина, родий и иридий, опасные для окружающей среды химические соединения, содержащиеся в выхлопных газах, преобразовываются в безопасные.

Важно понимать, что сами металлы в реакциях не участвуют. Они лишь инициируют и ускоряют разложение некоторых веществ.

Выхлопные газы бензиновых двигателей содержат три основные категории вредных веществ, которые подлежат обязательному контролю согласно стандартам ЕВРО.

1. Окись углерода. Опасное химическое соединение, оказывающее крайне негативное воздействие на здоровье человека. После прохождения через катализатор преобразовывается в безопасный углекислый газ и воду.
2. Окись азота. Вредное для природы и атмосферы соединение. При прохождении через катализатор разлагается на газообразный двухатомный азот, углекислый газ и воду.
3. Углеводороды. В основном выпадают в виде твердых осадков. Но могут быть и газообразными. Все зависит от структуры углеводорода. Конвертируются после прохождения нейтрализатора в углекислый газ и воду.

В настоящее время каталитические нейтрализаторы представляют собой сложный комплекс очистки, состоящий из нескольких участков. Каждый из участков катализатора отвечает за свою часть химических преобразований. После очистки выхлопные газы по сравнению с их первоначальным составом становятся в десятки раз менее опасными для окружающей среды и здоровья человека.

Удаление катализатора. Видео:

Факторы, снижающие ресурс каталитического нейтрализатора

Каталитический конвертер-нейтрализатор обычно рассчитывается на 200-300 тысяч километров пробега. Но это в идеальных условиях. На практике этот элемент выходит из строя гораздо раньше. Причин досрочного отказа каталитического нейтрализатора несколько.

1. Некачественное топливо. Проблема низкокачественного топлива наиболее значима для технологичных систем очистки: ЕВРО-5 и ЕВРО-6. Сегодня откровенно плохое топливо встречается все реже. Но по-прежнему этот фактор актуален.
2. Проблемы в системе питания, зажигания и газораспределения. Несвоевременный впрыск топлива, сбои в работе зажигания, некорректное смещение фаз газораспределения приводят к повышению температуры в выпускном тракте и ускоренному разрушению катализатора.
3. Общий износ двигателя. Особенно неблагоприятным считается проникновение масла в камеру сгорания. Масло забивает соты и повышает температуру в магистрали. А это неизбежно сказывается на долговечности нейтрализатора.
4. Механическое воздействие. Даже небольшой удар по корпусу, в котором уложен катализатор, может вызывать его повреждение.

В большинстве случаев, под воздействием вышеперечисленных факторов, проблемы с каталитическим нейтрализатором появляются уже после 50-100 тысяч км пробега.

Основные поломки и признаки неисправностей катализатора

Известно несколько неисправностей каталитического нейтрализатора. Рассмотрим сначала распространенные поломки, потом их проявления. Более 95% все проблем с катализатором составляют следующие неисправности:

• снижение эффективности работы из-за засорения сот сажей и маслянистыми отложениями или по причине эрозионного разрушения активного напыления;
• падение пропускной способности катализатора, которое обычно вызвано оплавлением основания;
• механическое разрушение (трещины, сколы, разлом на несколько частей).

Признаков поломки каталитического нейтрализатора также несколько.

1. Ошибка на приборной панели.
2. Снижение мощности и приемистости авто. Двигатель начинает «тупить», автомобиль хуже ускоряется, падает максимальная скорость.
3. Проблемы с запуском. Мотор запускается неохотно, часто глохнет и работает нестабильно на холостых оборотах.
4. Появление выраженного запаха отработавших газов, более резкого, чем обычно.
5. Повышение расхода топлива.
6. Небольшое увеличение рабочей температуры двигателя.

Обычно все эти проявления относятся к признакам забитого катализатора. Появляются они чаще всего комплексно, но бывают и единичные проявления. Первые три признака появляются чаще других и более явно указывают на проблемы с катализатором.

Три последних являются дополняющими и в совокупности с другими повышают вероятность того, что проблема заключается действительно в системе очистки отработавших газов.

Диагностика

Проверка состояния каталитического нейтрализатора возможна без применения специализированных средств, применяемых на СТО. Однако результат не дает стопроцентной достоверности. Если эффективность работы катализатора без проверки на CO-CH на СТО оценить сложно, измерить его пропускную способность можно и в гаражных условиях.

Как проверить катализатор на забитость, не снимая его? Наиболее простой и достоверный способ самостоятельной диагностики заключается в измерении так называемого противодавления. Это явление возникает в выпускном тракте тогда, когда катализатор забит, и выхлопные газы не могут свободно двигаться по магистрали.

Для проверки потребуется обычный манометр и шланг к нему с переходником под резьбу датчика кислорода, установленного перед катализатором. Выкручиваете датчик, подключаете манометр, запускаете двигатель и даете 3-4 тысячи оборотов. Давление не должно подниматься выше 0,3-0,4 кг/см³.

Для автомобилей со стандартами ЕВРО-4 и выше можно проверить давление после катализатора, выкрутив контрольный датчик. Разница показаний до и после нейтрализатора не должна превышать 20-30%.

В совокупности с другими симптомами забитого катализатора, описанного в предыдущем пункте, этот метод дает практически стопроцентную достоверность результатов проверки.

Ремонт катализатора своими руками

Сильно забитый, оплавленный, потрескавшийся или расколотый каталитический нейтрализатор не подлежит ремонту. Можно ремонтировать только не сильно забитый катализатор, у которого сечение проходных каналов снижено из-за засоров, или образовался налет на торцевой поверхности основания.

Относительно эффективное решение – это чистка. Как почистить катализатор? В зависимости от степени и характера засоренности, практикуются два метода: механическая или химическая очистка.

1. Механическая очистка применяется редко. Заключается она в вырезании участка системы выпуска с установленным катализатором, аккуратной его разборки, извлечения и механического удаления налетов с торцевой поверхности основания.

Требует аккуратного и щепетильного подхода и не всегда является эффективной мерой. Часто очистить катализатор либо не удается вообще, или в процессе чистки он повреждается до непригодного состояния.

2. Химическая чистка катализатора – более распространенный метод. Важно понимать, что химический метод – это, скорее, превентивная мера. Если катализатор засорен до практически полного закупоривания, то никакая химия не поможет.

Есть два принципиально отличающихся метода. Один предусматривает добавку в топливо специального реагента, который постепенно удаляет с поверхности сот загрязнения. Метод эффективен в качестве профилактики, не более.

Чаще использую специальный очиститель катализатора. Это особый химический состав, в который погружается на некоторое время основание. Для применения этого метода необходим демонтаж нейтрализатора. В не сильно запущенных случаях химический очиститель катализатора довольно эффективно справляется с поставленной задачей.

Распространенные варианты замены каталитического нейтрализатора

В подавляющем большинстве случаев в России и странах постсоветского пространства вышедший из строя катализатор не восстанавливают, а удаляют. Обычное удаление и установка полого патрубка на его место (или просто вырезание основания из корпуса) – не самое эффективное решение.

Нарушаются заложенные конструкцией системы параметры. Это приводит к повышению температуры отдельных элементов выпускного тракта и усилению звука выхлопа.

Более эффективными считаются следующие решения, которые практикуются гораздо чаще банального удаления каталитического нейтрализатора:

1. Замена на оригинальный каталитический нейтрализатор. Дорогая и не всегда обоснованная мера. Бесспорный плюс – гарантируется исправная работа системы очистки отработавших газов.
2. Установка универсального катализатора. Обойдется дешевле, чем замена на оригинал. Сегодня на рынке заменителей оригинальных катализаторов довольно много. Рассматривать есть смысл только универсальные катализаторы из среднего и более высокого ценового сегмента. Как показала практика, дешевые варианты неспособны эффективно очищать выхлопы. Это приводит к ошибке на приборной панели.
3. Установка вместо катализатора пламегасителя или стронгера. Оптимальное решение, которое сегодня практикуется чаще всех других вместе взятых. Во-первых, сохраняется микроклимат в системе выпуска. Во-вторых, пламегаситель не только охлаждает выхлопы и снижает тепловую нагрузку на последующие элементы системы, но и гасит звуковые колебания. То есть машина начинает работать тише.

Если заменить катализатор на пламегаситель или стронгер, то прекратится очистка выхлопных газов. Это приведет к тому, что ЭБУ будет постоянно выводить на приборную панель ошибку: «Неэффективная работа катализатора». На некоторых моделях авто эта ошибка автоматически сказывается на режиме работы двигателя.

Чтобы обойти эту систему контроля, на второй датчик катализатора устанавливается специальное приспособление, так называемая обманка. Существует несколько типов обманок.

1. Простая механическая обманка. Выполняется в виде переходника с калиброванным отверстием (меньше газов пропускает на датчик и создает иллюзию работы системы очистки) или в виде вставки между лямбда-зондом и выпускным трактом с уложенным внутрь небольшим кусочком катализатора.

Локально очищает газы, попадающие на датчик. Что также воспринимается как нормальная работа системы. Такие датчики подходят почти для всех систем ЕВРО-3 и некоторых ЕВРО-4.

2. Электронная обманка катализатора. Вживляется в электрическую цепь контрольного датчика кислорода. Состоит из конденсатора и резистора.

Модифицирует электрический сигнал, отправляемый на ЭБУ, чем создает иллюзию исправной работы катализатора. Применяется на двигателях, работающих по ЕВРО-4. Иногда срабатывает на некоторых моторах с экологическим классом ЕВРО-5.

3. Электронный модулятор. Сложное устройство. Устанавливается в разрыв цепи между лямбда-зондами и ЭБУ. Продвинутая версия обычной электронной обманки. Работает там, где простые устройства на основе резистора и конденсатора не справляются.

Формирует ожидаемый от контрольного датчика кислорода сигнал на основании показаний системного датчика, который ставится перед катализатором.

Практикуется также прошивка ЭБУ. Эта мера позволяет навсегда забыть об ошибке катализатора без применения обманок.

Однако часто подобное решение сказывается негативно на работе двигателя. Не все прошивки, имеющиеся в свободном доступе, работают корректно.

Ремонт и замена катализатора Suzuki SX4 1.6л на пламегаситель. Видео:

Удаление катализатора: плюсы и минусы

Просто удалить катализатор, выколотив его по кускам или вырезав из корпуса, – не самое эффективное и правильное решение. Единственный плюс – это минимальная цена процедуры. Однако практика показала, что негативных последствий может быть гораздо больше.

Проточка тормозных дисков своими руками. — здесь больше полезной информации.

1. Удаление катализатора приводит к увеличению токсичности выхлопа. А это повышенная вероятность того, что автомобиль не сможет пройти государственный техосмотр. Особенно проблема актуальна для возрастных авто.

2. Перегрев системы выпуска. Катализатор помимо очистки частично охлаждает отработавшие газы и не дает прорываться чрезмерно раскаленным выхлопам в резонатор и глушитель. После удаления катализатора без установки пламегасителя (стронгера) температура в конечных элементах выпускного тракта повышается. Следовательно, снижается их ресурс.

Вас заинтересует эта статья — Ремонт и замена втягивающего реле стартера. Как проверить?

3. Ухудшение микроклимата в системе. Выхлопные газы не идут по тракту сплошным потоком. Давление и скорость движения выхлопов постоянно меняется. Эту пульсацию отчасти гасит катализатор благодаря своей ячеистой структуре.

После его удаления возрастает динамическая нагрузка на выпускную магистраль, что также приводит к увеличению шума работы двигателя.

Оптимальное решение по соотношению цена/качество на сегодняшний день – заменить катализатор на пламегаситель или стронгер. Особенно актуально это решение для современных авто с технологичной системой питания и зажигания.

В России нормы по содержанию вредных веществ в выхлопах значительно ниже, чем в Европе. И даже без катализатора многие авто с возрастом до 10 лет проходят государственный технический осмотр без катализатора.

autoot.ru