Роль автомобильного катализатора в выхлопной системе - Motokomo.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Роль автомобильного катализатора в выхлопной системе

Что такое катализатор и его назначение 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

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».

Читайте также:  Ремонт насос форсунок фольксваген

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) кмч 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.

Роль автомобильного катализатора в выхлопной системе

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.

  • Первый элемент связывает оксиды азота.
  • Второй – удаляет часть несгоревших элементов топлива. В большей части удаляется окись углерода.
  • Третий элемент — это датчик. Он анализирует газы на выходе из катализатора, данные передаются в бортовой компьютер.

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:

  • На панели приборов загорелась лампочка “Check Engine”. Она включается при любых ошибках мотора. В нашем случае, как результат нехарактерных показателей датчика, лямбда-зонд. Точно определить, что причина в катализаторе может диагностика сканером.
  • Снижение мощности двигателя. При неисправном катализаторе машина начинает троить, дергаться, хуже разгоняется. Причина в снижении пропускной способности каталитического нейтрализатора, связанной с частичным разрушением сот: они запекаются, забивают проход для выхлопных газов. В итоге мотор «задыхается».
  • Грохот под днищем. Обычно проявляется на высоких оборотах, изредка сразу после запуска. Причина в частичном разрушении керамической конструкции сот. Отпавшие частицы начинают биться о стенки катализатора под воздействием потока газов и центробежных сил.
  • Недостаточно сильный или ровный напор газов из глушителя. При исправном нейтрализаторе, поднеся руку к выхлопной трубе, можно ощутить слабую пульсацию, она возникает вследствие поочередной работы выпускных клапанов. Если поток ровный или ослабленный, вероятно проблема в разрушенных сотах катализатора.
Читайте также:  Комбайн вектор 410

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

Катализатор в разборе

Оригинал или аналог

Оригинальный катализатор – довольно дорогая вещь. Он не производится в нашей стране, все детали в автомагазинах импортные, поэтому на увеличение цены влияют пошлины.

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:

  • универсальный катализатор;
  • пламегаситель.

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.

  • Любое вмешательство в конструкцию автомобиля приводит к снятию его с гарантии. Подумайте, что будет, если возникнет неисправность двигателя, которая попадает под гарантийный случай.
  • Невозможность пройти государственный техосмотр. Бортовой компьютер вы обманули, но вот при проверке на стенде, обман вскроется. В итоге, вы получите запрет на эксплуатацию транспортного средства. Со станции СТО, вы поедете уже на эвакуаторе.

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 катализатор

Большинство автовладельцев интересуются вопросом, что такое автомобильный катализатор и какую функцию он выполняет только после обнаружения неисправности этой детали. В предложенной статье мы постараемся доступным языком рассказать, зачем нужен катализатор в автомобиле, почему у него большая стоимость и что делать, если механизм вышел из строя.

Принцип работы катализатора

Примерное расположения катализатора в автомобиле

Каталитический нейтрализатор (катализатор) является составной частью выхлопной системы, которая отвечает за уменьшение концентрации вредных веществ в отработанных газах. Это CH(углеводороды), NO2 и NO (оксиды азота), СО (окись углерода). Они ядовиты и входят в состав смога. Задача катализатора сначала нагреться от выхлопных газов, а затем дожигать вредные вещества и доводить выхлоп до установленных экологических норм. Внутри устройства расположена металлическая либо керамическая конструкция в виде сот. На нее сверху нанесен слой особого платиноиридиевого сплава. Сотовая конструкция необходима для увеличения площади соприкосновения выхлопных газов с плоскостью, которая имеет каталитический слой. Происходит реакция окисления CH и СО, и в результате получаются безобидные N2 и СО2.

Читайте также:  Экскаватор-погрузчик хендай

Причины неисправности катализатора

При нормальной эксплуатации прибор чаще всего начинает неисправно работать в результате сгорания каталитического слоя. Уменьшение площади этого слоя способствует тому, что катализатор перестает качественно дожигать выхлоп и уровень выброса вредных веществ начинает увеличиваться. Когда значение станет больше показателя, установленного в блоке управления, на приборной панели загорится лампочка CHECK ENGINE. При диагностике можно будет увидеть, что хранящаяся в ЭБУ ошибка обозначает «неэффективная работа катализатора». Ресурс устройства примерно рассчитан на 100 000 км. Данные о состоянии выхлопных газов выдает специальный датчик лямбда-зонд, который расположен за катализатором.

Часто на место неисправного катализатора устанавливают пламягаситель

Неисправности в системе формирования смеси и системы зажигания также могут повлиять на преждевременный выход из строя катализатора. В таком случае соты забиваются, что не позволяет устройству полноценно окислять смесь. Также причиной возникновения неисправной может стать бензин низкого качества. Такое топливо содержит большое количество тетраэтилсвинца, который добавляют для искусственного увеличения октанового числа. Получается, что часть каталитического слоя закрывается тетраэтилсвинцом, который и нарушает исправную работу устройства.

Как поступить с неисправным катализатором

Катализатор не подлежит ремонту и его необходимо менять. Дилеры очень часто отказываются выполнять замену по гарантии. Они мотивируют это тем, что устройство вышло из строя из-за использования бензина низкого качества, и предлагают установить новую деталь. Стоимость оригинального катализатора составляет 35-150 тысяч рублей. Еще и полноценную гарантию на устройство никто не предоставляет. Почему катализатор так дорого стоит? Следует понимать, что этот прибор на современных автомобилях представляет собой сложную деталь, которая состоит из фланцевых соединений, выпускного коллектор и бака. Безусловно, такой механизм дорогой и достаточно сложный в изготовлении. Также в катализаторах присутствуют драгоценные металлы, а они сами по себе очень дорогие. Учитывая еще особые условия растаможки, и получается в итоге запредельная цена. Специализированные автомобильные мастерские предлагают несколько альтернативных вариантов при неисправности катализатора:

Неисправный катализатор не подлежит ремонту, его просто выбрасывают

  1. Монтаж универсального катализатора. Такое устройство представляет собой саму бочку катализатора. Ее вваривают в выхлопную систему вместо неисправного катализатора. Заменяют именно вышедшую из строя часть, а не всю трубку. Это более правильный и выгодный вариант, который будет стоить от 10 до 16 тысяч рублей, в зависимости от необходимых размеров и характеристик.
  2. Установка пламегасителя. В таком случае катализатор полностью демонтируется из системы. Вместо него устанавливают предварительный резонатор (пламегаситель). При этом он не очищает отработанные газы. Устройство стабилизирует выхлопной поток и убирает нежелательные посторонние звуки.
  3. Есть еще один крайне дешевый, но не экологичный вариант — поставить обманку лямбда зонда. Она может представлять из себя либо проставку, которая отдаляет датчик от выхлопных газов, либо небольшую схемку из конденсатора и резистора. Эта схемка искажает показания с кислородного датчика таким образом, что блок управления видит идеально чистый выхлоп, при этом с самим катализатором можно сделать что угодно, его даже может не быть вовсе.

Как работает двигатель без катализатора

Лямбда-зонд (кислородный датчик) необходим для определения концентрации кислорода в выхлопных газах. Эффективная работа двигателя внутреннего сгорания обеспечивается за счет поддержания стабильного соотношения топлива и воздуха в системе. Это возможно благодаря использованию кислородного датчика, который находится в выпуске. Процесс контроля содержания кислорода в выхлопах называется лямбда-регулирование. Часто установлено два датчика: перед нейтрализатором и за ним. Датчик, установленный перед катализатором задает оптимальное соотношение топлива и воздуха для эффективной работы двигателя.

Система катализатора с двумя лямбда-датчиками

Среди автолюбителей бытует мнение, что датчик, установленный после катализатора, нужен только для определения неисправности катализатора. Это действительно так, но что будет, если убрать катализатор, и как на это отреагирует блок управления? Представим ситуацию, что катализатор пришлось демонтировать. В таком случае второй датчик обнаружит неисправность и автоматически начнет уменьшать температуру в камере сгорания. Выполнить такую операцию система может только за счет добавления топлива. В итоге смесь получается обогащенной, мощность двигателя снижается, а расход топлива увеличивается. Иными словами, блок управления начинает работать в некотором аварийном режиме и готовить соответствующую усредненную смесь, лишь бы двигатель работал, не пытаясь выставить оптимальный режим подачи топлива.

Существует возможность предотвратить излишний расход горючего путем возвращения работы двигателя из аварийного режима в нормальное состояние. Неисправный катализатор следует заменить и перепрограммировать электронный блок управления в режим ЕВРО2. Ну или как уже говорилось можно поставить специальную обманку на второй кислородный датчик.