Нейтрализатор в машине что это

Что такое катализатор и чем он опасен для мотора

Каталитический нейтрализатор — один из важнейших компонентов любого современного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Именно эта неприглядная деталь помогает сохранить атмосферу от вредных выбросов и уберечь экологию планеты. Несмотря на очевидные плюсы, катализатор может доставить автовладельцу немало проблем и даже полностью убить двигатель машины. Разбираемся в устройстве системы и вовремя устраняем неполадки каталитического нейтрализатора.

Каталитический нейтрализатор входит в систему выпуска отработавших газов и располагается в непосредственной близости от выпускного коллектора автомобиля. Именно в него попадает раскалённый выхлоп из коллектора ДВС, и уже после, существенно замедленным, охлаждённым и очищенным от вредных веществ оказывается в резонаторе и в глушителе.

Принцип работы устройства основан на химических реакциях, нейтрализующих вредные выбросы окиси азота, углерода и всевозможных групп углеводородов. Основной элемент катализатора выполнен в виде массивного керамического или металлического блока с мелкими сотами, на стенки которых нанесены драгоценные металлы — сплав иридия и платины, а также родия и палладия. При касании химически активных поверхностей вредные соединения сгорают и выводятся из выхлопной трубы в виде безвредных N2 и CO2. Платина и палладий выполняют в устройстве роль окислителей и сильно ускоряют горение углеводородов. Активный элемент помещён в металлический кожух и снабжён слоем теплоизоляции.

Каталитический нейтрализатор не просто улавливает и нейтрализует вредные соединения, но и непосредственно влияет на работу двигателя. Сигналы с датчиков, расположенных на входе и выходе в устройство, постоянно считываются «мозгами» автомобиля и помогают наилучшим образом оптимизировать рабочую смесь.

Признаки неисправности

Срок службы дорогостоящего катализатора обычно примерно равен сроку службы всего автомобиля, однако нередко он ломается гораздо быстрее положенного и может утянуть за собой мотор. Важно помнить, что каталитический нейтрализатор не выходит из строя без причин. Его поломка — признак неправильной работы системы зажигания, неполного сгорания смеси в цилиндрах, сильного износа мотора или длительного использования некачественного топлива.

Понять, что ваш катализатор просится в утиль, можно по нескольким характерным симптомам:

— снижение производительности мотора

Наиболее распространённым симптомом выхода из строя катализатора является сильное снижение мощности двигателя. Автомобиль начинает терять динамику и плохо разгоняется. Двигатель работает неустойчиво, перегревается и «троит». Это случается при сильном уменьшении пропускной способности катализатора: соты разрушаются, оплавляются и спекаются, закупоривая отверстие и мешая свободному проходу отработавших газов. На начальной стадии неисправности автомобиль будет разгоняться до относительно невысокой скорости, а при запущенном случае мотор начинает тяжело запускаться, а затем «задыхаться» и глохнуть. Топливная экономичность также заметно ухудшается. Также во время холодного пуска появляется резкий неприятный запах.

— грохот под днищем

Громкий грохот под днищем автомобиля говорит о том, что активный элемент каталитического нейтрализатора начал разрушаться и распадаться на части. Керамические осколки под действием потока выхлопных газов хаотично бьются о стенки кожуха и создают неприятный грохот. Как правило, наиболее чётко это проявляется на повышенных оборотах работы мотора и во время запуска.

— слабый напор выхлопных газов из глушителя

Если поднести руку к выхлопной трубе, можно почувствовать пульсацию — выпускные клапаны цилиндров работают поочерёдно. Если на холостых оборотах поток выхлопа ровный и постоянный, это верный признак забитого катализатора. Если повысить обороты, а затем заглушить мотор, выхлопные газы продолжат непродолжительное время создавать напор — выходят газы, скопившиеся в закупоренной трубе.

Наиболее универсальный признак поломки катализатора — ошибка системы, активирующая значок «неполадки двигателя» на приборной панели. При появлении этого симптома нужно безотлагательно считать диагностическим сканером код ошибки и устранить неполадку. Если «мозги» автомобиля обнаруживают неверные показатели на кислородных датчиках, они сразу же оповещают об этом водителя, а заодно переводят систему управления мотором в аварийный режим. Это нередко сопровождается ухудшением динамики и увеличенным потреблением топлива. Компьютерная диагностика в этом случае часто обнаруживает ошибки P0420 (низкая пропускная способность катализатора) или Р0430.

Причины и последствия

А теперь обратимся к главному — почему выходит из строя катализатор и какие последствия это за собой влечёт.

Выход из строя каталитического нейтрализатора не происходит внезапно и беспричинно. При исправной работе всех остальных систем он верой и правдой служит многие годы вплоть до момента утилизации транспортного средства (а нередко и переживает его). Если устройство сломалось на вашем автомобиле — оплавилось или рассыпалось, вам почти наверняка предстоит диагностика и ремонт системы зажигания или питания.

Как правило, катализатор выводится из строя именно благодаря некорректной работе этих двух систем. При неисправной системе зажигания топливо в одном или нескольких цилиндрах не сгорает полностью, а попадает в систему выхлопа. Раскалённый катализатор вынужден дожигать повышенные объёмы углеводородов, которые разогревают соты до сверхвысоких температур, что приводит к их спеканию. Причиной крупной неприятности могут быть свечи зажигания, катушки или высоковольтные провода. К аналогичным поломкам приводит и неисправность форсунок, которые начинают переливать топливо. Износ или залегание маслосъёмных колец цилиндропоршневой группы или выход из строя маслосъёмных колпачков приводит к такому же результату, только догорает в катализаторе уже моторное масло.

Ещё одной распространённой причиной выхода из строя катализатора является сильное механическое повреждение, приводящее к деформации корпуса. Важно помнить, что тонкостенные соты легко крошатся даже при незначительных физических нагрузках. Выезжая на оффроуд, нелишним будет озаботиться установкой дополнительной защиты днища автомобиля.

Несвоевременный ремонт катализатора опасен тем, что мелкие частицы керамики могут попасть через выпускной тракт прямиком в цилиндры двигателя. Оказавшись там, они моментально царапают стенки цилиндров и полностью выводят из строя мотор. Страдает от керамического мусора и турбина (при наличии таковой). Дополнительный нагрев выпускного тракта приводит к деформациям головки блока цилиндров и сильно сокращает ресурс силового агрегата.

Во избежание критической поломки, не доводите свой автомобиль до плачевного состояния и вовремя устраняйте неисправность катализатора. Благо, сделать это вполне по силам даже своими

Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

В составе выхлопных газов автомобиля содержится довольно много токсичных веществ. Для предотвращения их попадания в атмосферу используется специальное устройство, получившее название “каталитический нейтрализатор” (более известный как “катализатор”). Он устанавливается на автомобилях, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, работающих как на бензине, так и на дизельном топливе. Зная принцип работы катализатора, вы сможете понять важность его работы и оценить последствия, которые может вызвать его удаление.

Конструкция и функции каталитического нейтрализатора

katalizator

Нейтрализатор является частью системы выхлопа. Он располагается сразу за выпускным коллектором двигателя. Катализатор состоит из:

  • Металлический корпус (монтажный мат), имеющий входной и выходной патрубки.
  • Керамический блок (монолит). Представляет собой пористую структуру с множеством ячеек, которые увеличивают площадь соприкосновения выхлопных газов с рабочей поверхностью.
  • Каталитический слой – специальное напыление на поверхностях ячеек керамического блока, состоящее из платины, палладия и родия. В последних моделях для напыления иногда используется золото – драгоценный металл, который имеет более низкую стоимость.
  • Металлический кожух. Выполняет функции теплоизоляции и защиты катализатора от механических повреждений.

Главная функция каталитического нейтрализатора – это нейтрализация трех основных токсических компонентов отработавших газов, поэтому он получил свое название – трехкомпонентный. Вот эти нейтрализуемые компоненты:

  • Окислы азота NOx – компонент смога, причина кислотных дождей, ядовиты для человека.
  • Угарный газ СО – смертельно опасен для человека при концентрации в воздухе от 0,1%.
  • Углеводороды CH – компонент смога, отдельные соединения канцерогены.

Принцип действия катализатора

На практике трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет следующий принцип действия:

  • Выхлопные газы из двигателя попадают внутрь керамических блоков, где проникают в ячейки, полностью заполняя их.
  • Металлы-катализаторы палладий и платина провоцируют реакцию окисления, в результате которой несгоревшие углеводороды СН преобразуются в водяной пар, а угарный газ СО в углекислый.
  • Восстановительный металл-катализатор родий преобразует NOx (оксид азота) в обычный безвредный азот.
  • В атмосферу выпускаются очищенные отработавшие газы.

Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то возле катализатора всегда находится сажевый фильтр. Иногда эти два элемента могут быть совмещены в единую конструкцию.

Рабочая температура катализатора играет решающую роль в эффективности процесса нейтрализации токсичных компонентов. Реальное преобразование начинается только после достижения 300°С. Идеальной, с точки зрения эффективности и срока службы, считается температура от 400 до 800°С. В диапазоне температур от 800 до 1000°С наблюдается ускоренное старение нейтрализатора. Длительная работа при температуре свыше 1000°С оказывает губительное воздействие на катализатор. Альтернативой керамике, выдерживающей высокие температуры, является металлическая матрица из гофрированной фольги. Катализаторами в такой конструкции выступают платина и палладий.

Срок службы катализатора

catalytic_fault

Средний ресурс катализатора составляет 100 тыс. километров пробега, но при правильной эксплуатации он может исправно функционировать и до 200 тыс. километров. Основные причины раннего износа – неисправность двигателя и качество топлива (топливовоздушной смеси). При наличии обедненной смеси происходит перегрев, а при слишком богатой возникает засорение пористого блока остатками несгоревшего топлива, что препятствует протеканию необходимых химических процессов. Это приводит к тому, что срок службы каталитического нейтрализатора существенно снижается.

Еще одной распространенной причиной неисправности керамического катализатора являются механические повреждения (трещины), возникающие при механических воздействиях. Они провоцируют быстрое разрушение блоков.

Читайте также  Радиатор сверху горячий снизу холодный причина

При возникновении неисправностей работа каталитического нейтрализатора ухудшается, что фиксируется при помощи второго лямбда-зонда. В этом случае электронный блок управления сообщит о неисправности, выдав на приборной панели ошибку «CHECK ENGINE». Также признаками выхода из строя являются дребезжание, увеличение расхода топлива и ухудшение динамики. В этом случае его меняют на новый (оригинального производства или универсальный). Почистить или восстановить катализаторы невозможно, а поскольку это устройство имеет высокую цену, многие автомобилисты предпочитают просто удалить его.

Можно ли удалить катализатор

При удалении катализатора его очень часто заменяют на пламегаситель. Последний выравнивает поток выхлопных газов. Его установка рекомендуется для устранения неприятных шумов, которые возникают при удалении катализатора. При этом, если вы выбрали именно удаление, лучше полностью снять устройство и не прибегать к рекомендациям некоторых автомобилистов пробить в нем отверстие. Подобная процедура улучшит ситуацию только на время.

В автомобилях, соответствующих экологическим стандартам Евро-3, помимо удаления катализатора необходима перепрошивка электронного блока управления. Ее обновляют до версии, в которой отсутствует каталитический нейтрализатор. Также можно установить эмулятор сигнала кислородного датчика, который избавит от необходимости перепрошивать ЭБУ.

Наилучшим решением при поломке каталитического нейтрализатора будет его замена на оригинальную деталь в специализированном сервисе. Таким образом будет исключено вмешательство в конструкцию автомобиля, а его экологический класс будет соответствовать заявленному производителем.

Назначение каталитического нейтрализатора в автомобиле

Назначение каталитического нейтрализатора в автомобиле

Как известно, Закон сохранения, если перефразировать, гласит о том, что если в одном месте что-то прибывает, то в другом убывает. Именно так и обстоят дела с пользой и побочными последствиями использования многочисленного парка транспортных средств, эксплуатируемых в современном обществе.

Основная часть автомобилей в большинстве стран мира оснащена классическими силовыми установками — двигателем внутреннего сгорания (ДВС) и дизельным агрегатом. Доля транспортных средств оснащенных электрическими моторами еще крайне мала и не оказывает на общую картину существенного влияния.

ДВС и дизель в результате своей работы выделяют вредные выхлопы, содержащие оксиды азота, угарный газ и несгоревшие углеводороды. Это все токсические вещества, которые разрушают атмосферу Земли.

Для того, чтобы сохранить экологию планеты, был создан специальный фильтр — каталитический нейтрализатор (другие названия: каталитический преобразователь или просто катализатор).

Разберем подробнее, каково же основное назначение катализатора, и какие конструктивные особенности данного агрегата.

Так за что отвечает катализатор в автомобиле? Главная задача каталитического нейтрализатора (КН) как раз и заключается в обезвреживании упомянутых выше вредных составляющих выхлопов транспортного средства. Причем на автомобиль может быть установлено сразу несколько трехкомпонентных катализаторов, способных обезвреживать сразу несколько типов токсинов.

Задача катализатора осуществить разложение вредных компонентов еще до их попадания в земную атмосферу. Именно функциональное предназначение и обуславливает монтаж фильтра в выхлопную систему авто. Причем монтаж осуществляется сразу за выходным коллектором ДВС, что необходимо для качественной очистки.

Устройство катализатора и принцип работы

Конструкция каталитического преобразователя обусловлена его функциональными задачами и местом расположения. Учитывая, что монтируется агрегат в выхлопную систему под днищем авто, конструктивно катализатор представлен, в большинстве случаев, утолщенным бочонком, врезаемым в выхлопную трубу.

Внешний корпус, формирующий «бочонок» — это прочная стальная труба, задача которой предохранить внутренние компоненты фильтра от разрушения во время езды. Также корпус (иногда называемый кожухом) снабжен входным и выходным патрубками, через которые горячие отработанные газы поступают из двигателя и после преобразования попадают в выхлопную трубу и далее выводятся в атмосферу.

Внутренние элементы катализаторы — это особый наполнитель, монолит. Изготавливается из керамики или металла. Материал изготовления монолита формирует два основных класса КН: керамические и металлические катализаторы.

Керамический наполнитель — это мелкие, разной длины полые сотообразные ячейки. В случае применения металлического наполнителя используются стальные листы, которые волнообразным образом спирально сворачиваются внутри корпуса.

И в первом и во втором случаях такая конструктивная особенность монолита не случайна. Так в объеме, ограниченным внешним кожухом, достигается максимальная площадь поверхности наполнителя. На поверхности монолита напыляется специальный состав, содержащий ценные металлы (платина, палладий, родий).

Данные металлы являются катализаторами, способными ускорять реакцию разложения при соприкосновении с горячими выхлопными газами. Необходимым условием успешной работы фильтра является температура поступающих отработанных газов (от 400°С и выше). Этим объясняется монтаж КН сразу за выхлопным коллектором.

В современных автомобилях, как правило, еще на конвейерной сборке, в ТС монтируется катализатор с монолитом из трех ценных металлов, такие катализаторы называют трехкомпонентными. Это необходимо для универсальной очистки выхлопов.

Так, в частности родий и платина уменьшают количество азота (во время реакции атом азот отделяется от молекулы двуокиси азота). В результате освобождается кислород. Высвободившийся атом азота соединяется с другим атомом, превращаясь в безопасный газообразный азот.

Кроме того, платина и палладий сжигают (окисляют) объем несгоревшего топлива и окиси углерода. Эти же металлы связывают оксид углерода и несгоревший кислород, превращая их в углекислый газ.

Результатом работы такого тройного каталитического преобразователя является превращение токсичных выхлопов в углекислый газ, азот и обычную воду.

Цена на керамические модификации фильтра значительно меньше стоимости металлических изделий. Но такие КН обладают существенным недостатком — хрупкость материала наполнителя. Ячейки-соты из керамики могут достаточно легко повредиться, если на корпус будет сильное внешнее воздействие (попадание камня по время езды) или соприкосновение с холодной водой.

Помимо этого на срок службы катализатора, измеряемый 120-150 тыс. км автопробега, влияет еще несколько важных аспектов, а именно:

  • некачественное топливо, содержащее различные примеси;
  • проникновение масла в поры наполнителя;
  • переобогащение топливно-воздушной смеси;
  • длительная работа силовой установки на холостом ходу.

Все эти и еще ряд иных причин приводят к преждевременной поломке КН. Чтобы понять это, следует различать основные признаки, указывающие на то, что преобразователь находится в нерабочем состоянии. Что скоро предстоит вырезание катализатора из выхлопной системы авто.

Определить забитый катализатор можно по таким симптомам:

  • заметное падение тяги двигателя при наборе скорости;
  • снижение динамических характеристик силовой установки;
  • наблюдается плавание оборотов на холостом ходу;
  • катализатор может раскаляться;
  • отчетливо слышимый грохот, дребезжание или звон во время езды.

Все эти признаки указывают на частичное разрушение внутреннего наполнителя катализатора или забитость его сквозных ячеек. Как результат, проход по выхлопной системе авто отработанных газов затруднен, что тут же сказывается на работе всей силовой установки ТС.

В таком случае необходимо осуществить вырезание катализатора и замену его на новый фильтр. Проводить такую процедуру лучше не самостоятельно, а в нашей специализированной компании. Наши специалисты проведут комплексную диагностику отработанного катализатора. Учитывая, что в состав катализатора бу входят ценные металлы, стоимость даже отработанного фильтра будет существенной. Конечная цена забитого катализатора зависит от общего состояния, целостности монолита, его чистоты. Так же размер вознаграждения зависит от страны производителя КН (зарубежные изделия содержат больше ценных металлов, потому дороже) и текущих котировок на бирже.

Каталитический нейтрализатор: чудовище под днищем

Каталитические нейтрализаторы начали применять еще в прошлом веке для снижения токсичности отработавших газов автомобильного двигателя с искровым зажиганием.

Керамические соты каталитического нейтрализатора

Каталитический нейтрализатор работает без расхода активного вещества. В современных автомобилях с нормами токсичности Евро-4 и Евро-5 каталитические нейтрализаторы располагают максимально близко к выпускным отверстиям и крепят шпильками или болтами через прокладку к головке блока цилиндров.

Каталитический нейтрализатор (катколлектор)

Столь тесное соседство массивного и горячего каталитического нейтрализатора с двигателем затрудняет компоновку моторного отсека и приводит к повышению температуры в подкапотном пространстве. Но зато прогрев активной зоны катколлектора после пуска двигателя происходит быстрее. Ведь только прогретый катализатор способен эффективно очищать отработавшие газы. Каталитические реакции эффективно идут только при температуре свыше 300 градусов Цельсия.

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора

Для правильной работы системы перед каталитическим блоком и сразу за ним устанавливают кислородные датчики (лямбда-зонды). Стоящий до нейтрализатора датчик называют управляющим, а установленный после — диагностическим.

В мировой практике используется и другое расположение каталитического нейтрализатора. Такая схема с расположением бочонка каталитического нейтрализатора под днищем автомобиля появилась на заре применения этого способа снижения токсичности отработавших газов и до сих пор используется, например, на автомобилях фирмы Renault при нормах Евро-4 и даже Евро-5.

Каталитический нейтрализатор

Система выпуска отработавших газов Lada 4×4

Каталитический нейтрализатор считается надежным элементом конструкции современного автомобиля, и производители не предусматривают регламента по его замене. То есть, по их мнению, срок службы катколлектора или элемента под днищем автомобиля должен быть равен сроку службы всего автомобиля. Тем не менее практика показала, что каталитические нейтрализаторы далеко не всегда служат безупречно.

Что может случиться с ней трализатором?

Первой неисправностью активного элемента катколлектора является его оплавление, проявляющееся в виде спекания сот и приводящее к затрудненному проходу отработавших газов. Обычно это происходит после того, как превышен порог температуры газов в 900 градусов.

Каталитический нейтрализатор

Второй возможный сценарий повреждения катколлектора — это разрушение керамики. Иными словами, она начинает крошиться.

Каталитический нейтрализатор

И третий — это просто забитый продуктами неполного сгорания топлива и масла нейтрализатор, не дающий двигателю «дышать».

Читайте также  Масло в кпп ямз 238

Каталитический нейтрализатор

Ряд производителей используют вместо керамической основы металлическую пористую структуру. В народе такое решение считают более прочным.

Каталитический нейтрализатор

Гораздо коварнее дефект, при котором частицы керамики начинают выкрашиваться с поверхности сот. Причиной разрушения керамики чаще всего является некачественное топливо, которое догорает на такте выпуска. Причем крошение начинается в самой горячей зоне, на кромках сот, расположенных ближе к двигателю.

При работе двигателя на разных режимах может происходить заброс части отработавших газов обратно в цилиндры двигателя. Керамическая пыль, являющаяся абразивом и попавшая с потоком газов в цилиндр, быстро выведет из строя поршневую группу и приведет к задирам на стенках цилиндров.

Впрочем, опасно это явление далеко не для всех двигателей. Мы даже не будем говорить про модели, у которых нейтрализатор вопреки общемировым тенденциям закреплен под днищем автомобиля, а потому вредоносным частицам пришлось бы преодолеть почти метр «против течения». Некоторые производители благодаря применению верных конструктивных решений избежали этих проблем или сумели вовремя их устранить.

Как дела с гарантией?

На фоне такого отношения к потребителю резко негативное отношение вызывает позиция, занятая концерном Kia. В сервисной книжке автомобилей этой марки до начала 2016 года красовалась надпись, что гарантийные обязательства на каталитический нейтрализатор простираются вплоть до 1(!) тысячи километров. Грубо говоря, на две заправки топливом, а потом «плохой русский бензин» может повредить каталитический нейтрализатор, но фирма за это уже не отвечает. Правда, с 2016 года гарантия на каталитический нейтрализатор была продлена до 150 тыс. км.

По мнению автора, гарантия на каталитический нейтрализатор должна быть продолжительностью не меньше, чем на автомобиль.

Теперь поподробнее рассмотрим, что следует и чего не следует делать владельцу автомобиля, чтобы нейтрализатор прослужил долго и счастливо.

Причины выхода из строя каталитического нейтрализатора:

  1. Плохое качество топлива — чаще всего с низким октановым числом. Система управления двигателем переходит на позднее зажигание. Это вызывает догорание смеси на выпуске и рост температуры отработавших газов.
  2. Неправильная работа системы зажигания (пропуски зажигания). Не сгоревшее в одном цилиндре топливо тут же поджигается и горит в нейтрализаторе.
  3. Механическое повреждение каталитического нейтрализатора. Повышенная вибрация силового агрегата и удары по катализатору приводят к крошению керамического блока.
  4. Термоудары. Мгновенное охлаждение раскаленного нейтрализатора при преодолении лужи, к примеру, может вызвать трещины керамического элемента.
  5. Неправильный состав топливовоздушной смеси, вызванный, например, неисправностью датчика кислорода. Тот же эффект вызовут негерметичные, льющие форсунки.
  6. Добавление присадок в бензин. Коктейли от непроверенных производителей или нарушение концентрации могут повышать температуру сгорания на выпуске.
  7. Самые новые конструкции двигателей с минимальной токсичностью запрограммированы на быстрый прогрев нейтрализатора. В условиях холодов для ускорения прогрева вначале блоки управления двигателем очень переобогащают смесь, которая догорает на поверхности нейтрализатора.
  8. В истории существовали откровенные дефекты конструкции нейтрализатора. Например, Suzuki проводила отзывную кампанию по сплошной замене нейтрализаторов на автомобилях SX4.

Из личного опыта

Вторая половина девяностых. Я работал менеджером по автопарку в коммерческой фирме. Шеф вызывает и говорит: Карину (Toyota Carina Е) продавать будем. Езжай на мойку, и чтоб двигатель блестел, как…

Toyota Carina Е

В общем, погорело и перестало. Вернулся к машине, открыл капот, вскрыл крышку распределителя, а там болото. Влагу вытер, просушил и добрался-таки до офиса. А теперь ответьте на вопрос: где, по-вашему, горело топливо?

А если все-таки конец?

Вышедший из строя каталитический нейтрализатор на негарантийной машине заменять оригинальным сможет и захочет далеко не каждый. Дорого это. Какие варианты развития событий?

  1. Просто выбить начинку из нейтрализатора. Это требует перепрошивки блока управления, чтобы он «закрыл глаза» на сигнал со второго кислородного датчика, либо установки механической или электронной обманки. Механическая представляет собой втулку, в которой закреплен кусочек каталитического нейтрализатора, а электронная просто имитирует правильный сигнал датчика кислорода.
  2. Выбить начинку и установить вместо нее пламягаситель. Он представляет собой несколько камер с отверстиями, служащими для снижения температуры и давления газов. Это несколько уменьшает шум и облегчает режим работы других элементов системы выпуска отработавших газов. «Мозги» автомобиля предстоит обмануть, как описано выше.
  3. Установить вместо керамического блока универсальный ремонтный каталитический нейтрализатор. Чаще всего на металлической, а не керамической основе. Степень очистки будет немного ниже, но «вредителями» вы себя чувствовать не будете.

Расскажите, а как происходило ваше общение с «чудовищем под днищем» — каталитическим нейтрализатором: работает, вырезан, заменен?

С «историями болезней» автомобилей прошлых поколений можно познакомиться, пройдя по ссылке.

Что такое катализатор в автомобиле?

Автомобили — один из основных источников загрязнения воздуха. При сгорании топлива в атмосферу выделяется практически вся периодическая таблица элементов плюс разнообразные соединения: азот, водяной пар, кислород, диоксиды и оксиды углерода, сажа, бензапирен. Жители мегаполисов успели испытать на себе все «прелести» пагубного воздействия на природу: головные боли, бронхит, рак органов дыхания, дыхательная и сердечная недостаточность. Страдают растения, животные, почва, грунтовые воды.

Решение проблемы существует: максимально снизить вредные выбросы. Для этого производителей автотранспортных средств обязали улучшить эффективность сгорания топливно-воздушной смеси, а в системе выхлопа установить каталитические конвертеры, катализаторы. Что такое катализатор, как он устроен, как его заменить — эти вопросы мы рассмотрим в сегодняшнем материале на портале vodi.su.

Каталитический нейтрализатор в автомобиле

Говоря простыми словами, катализатор — это устройство для фильтрации выхлопных газов. Но, в отличие от обычного фильтра, нейтрализатор очищает выхлоп путем химических реакций, в которые вступает активное вещество. Отметим, что даже нейтрализатор не справляется со стопроцентной очисткой, он рассчитан лишь на снижение содержания следующих компонентов выхлопных газов:

  • углеводороды;
  • окись азота;
  • оксиды углерода.

Именно эти газы относятся к числу парниковых и приводят к самым страшным последствиям. Например, смог вблизи больших автотранспортных магистралей возникает по причине многократного превышения содержания углеводородов (сажи) в воздухе. Окись углерода и азота — ядовитые газы, из-за которых выхлоп имеет характерный запах. Их вдыхание на протяжении даже небольшого периода времени приводит к летальному исходу.

На каждый из этих трех компонентов выхлопа воздействует свой тип преобразователя:

  1. платина;
  2. родий;
  3. палладий.

Также в более совершенных типах каталитических конвертеров на поверхность сот, через которые проходит выхлоп, напыляют золото. Как видим, это все дорогие драгоценные металлы. По этой причине замена нейтрализатора — удовольствие не из дешевых.

Принцип же работы основан на химических реакциях: когда молекулы, например, оксида азота вступают в реакцию с родием, атомы азота связываются и оседают на пластинах, а высвобождается кислород. Также проводятся реакция окисления — за счет резкого повышения температуры выхлоп окисляется, а вредные элементы в нем попросту сгорают и оседают на сотах.

Отметим, что для нормальной работы каталитического нейтрализатора требуется, чтобы в топливно-воздушной смеси поддерживалась постоянная пропорция кислорода к топливной взвеси. На входе и на выходе из нейтрализатора установлены датчики кислорода, которые анализируют состав выхлопных газов. Если регистрируется превышение углерода или азота, на бортовой компьютер подается соответствующий сигнал.

Неисправности катализатора: чем это грозит двигателю?

Совершенно очевидно, что, как в любом фильтрующем элементе, со временем в нейтрализаторе накапливается слишком много продуктов сгорания и он требует замены. Также данный узел выхлопной системы может выходить из строя и по иным причинам:

  • низкое качество топлива с высоким содержанием серы, парафина, присадок;
  • неисправности двигателя, из-за чего топливо не сгорает полностью;
  • механические повреждения.

Если каталитический конвертер функционирует нормально, то время от времени в нем происходит сжигание отложений сажи. Но со временем из-за высоких температур металлические или керамические соты оплавляются, блокируя выход продуктов сгорания. Двигатель, как говорят автомобилисты, начинает задыхаться.

Что происходит, если нейтрализатор полностью забит:

  • пропадают тяга и приемистость;
  • наблюдаются проблемы с запуском силового агрегата, особенно в зимний период «на холодную»;
  • снижение оборотов — даже если дроссельная заслонка открыта по максимуму, на тахометре показывает всего 2,5-3,5 тысячи оборотов в минуту.

Если своевременно не приступить к устранению данной неприятности, нас ожидают еще более серьезные проблемы: сажа начинает откладываться непосредственно на приемной трубе глушителя и в выпускном коллекторе, приходится загружать двигатель на полную мощность, что ведет к скорейшему износу поршней и цилиндров.

Замена каталитического нейтрализатора

Есть несколько вариантов решения данной проблемы, о которых мы ранее рассказывали на сайте vodi.su. Самый очевидный выход — отправиться в фирменный магазин вашего автопроизводителя и заказать установку нового оригинального катализатора. Услуга не из дешевых. Но в продаже уже можно найти сами картриджи (ремонтные блоки), которые стоят значительно дешевле. Еще один выход: если соты были керамические, купить блок с металлическими сотами. Стоимость будет в пределах от 4000 рублей и выше плюс установка.

Если же вы не желаете тратить такие деньги, вместо нейтрализатора ставят банку пламегасителя и обманку вместо Лямбда-зондов. Конечно же, экономия будет существенная, двигатель заработает еще более динамично. Но проблема заключается в том, что уровень токсичности уже не будет соответствовать нормам Евро 6, 5, 4. То есть на таком авто вы не сможете выехать за границу, а в скором времени даже в Москву и другие большие города. Поэтому мы не советуем выполнять такого рода “ремонт”. Катализатор – великое изобретение, которое помогает улучшить экологическую обстановку во всем мире, и удаляя его помните, что воздухом дышите и вы, и ваши дети, а от его загрязненности зависит здоровье людей.

Читайте также  Подшипники кпп гранта тросовая

Автомобильные катализаторы — принцип работы, зачем нужен

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

Принцип работы катализатора и схема устройства

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

Принцип схема работы

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

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

КАТКОЛЛЕКТОР

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

Катализатор в разрезе

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

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

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

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

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

Схема химических реакций, протекающих в блоках выглядят следующим образом:

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

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

Краткая справка по применяемым в катализаторах драгметаллов

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

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

Платина слиток

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

Слиток родия

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

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

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

Палладий

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

Практическое применение катализатора на автомобиле

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

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

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

Как уберечь катализатор от повреждений и раннего износа?

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

Рециркулятор

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

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

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

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

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

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: