Резкий скачок уровня автомобилизации общества в конце двадцатого века потребовал глобального усиления требований к экологичности двигателей внутреннего сгорания. Суровые законодательные меры вынудили производителей разработать и внедрить сложные технические комплексы очистки выхлопных газов, главными компонентами которых стали системы электронного управления впрыском топлива и специальные узлы дополнительной переработки продуктов выпуска – каталитические нейтрализаторы.
Виды катализаторов
По своему назначению нейтрализатор может быть двух- или трехкомпонентным.
- В первом случае он выполняет относительно простые функции окисления (дожигания) угарного газа и углеводородов до образования воды и двуокиси углерода.
- Во втором – добавляется сложная способность устройства работать с окислами азота. Особенно много их образуется в современных дизельных и бензиновых моторах, в силу повышения экономичности, которых конструкторам приходится использовать обеднённые и бедные смеси на впуске.
Трёхкомпонентые катализаторы, а именно такие чаще всего применяются, в свою очередь, могут отличаться по конструктивному признаку, изготавливаясь на базе керамических или металлических сотовых изделий.
Керамические относительно дешевле, но не обладают высокой механической прочностью и долговечностью, склонны к растрескиванию и разрушению, не терпят ударов при наезде на препятствия.
Металлические конструктивы обладают достаточной упругостью, поэтому лучше держат внешние и внутренние удары. Внутренние могут возникать при аномальных процессах горения и разрушительно воздействовать на тонкую сотовую начинку, где, как уже упоминалось, обычно нанесены такие непростые вещества, как платина, палладий и родий.
Но даже металл не спасает от предательского попадания на тонкие соты посторонних веществ из двигателя в виде компонент контрафактных рабочих жидкостей, слишком богатой смеси или всевозможных соединений кремния.
Это интересно: Почему не загорается лампа давления масла при включении зажигания
Катализаторы отличаются и по способу их установки. Раньше они располагались в виде врезок выхлопной трубы, подобно глушителям и резонаторам. Но оказалось, что так их очень трудно и затратно прогревать до рабочей температуры, при которой начинаются каталитические реакции.
Поэтому сейчас нейтрализаторы ставят непосредственно за выпускным коллектором, максимально близко к точке выхода раскалённых выхлопных газов. Уже не надо долго ждать выхода прибора на режим, меньше загрязняются кислородные датчики и сокращаются расходы топлива на поддержание температуры.
Замена катализатора
При выходе из строя катализатора у специалистов сервисных центров обычно есть три предложения для выхода из ситуации:
- Извлечь старый и установить на его место новый катализатор. Это наиболее простой вариант, но и самый дорогостоящий. Обычно производители монтируют конкретный элемент, точно соответствующий параметрам двигателя. Редко запчасть изготавливается автопроизводителем, обычно этим занимаются сторонние компании. Если заменять катализатор только на оригинальный, то есть имеющий бирку бренда, тогда можно получить отличный результат.
- Установить универсальный катализатор. Это более дешевый вариант, представляющий собой компромисс между качеством и ценой. Обычно автомобилисты предпочитают такой подход при решении установить новую деталь.
- Смонтировать пламегаситель. Этот вариант предполагает установку «обманки», которая не дает блоку управления определить, что катализатора нет. Но эта процедура имеет недостаток – в работе двигателя возникают изменения, ведь электроника подстраивает работу с учетом сопротивления от нейтрализатора. Это негативно отражается на чистоте выхлопа.
Причины и признаки неисправности
Теоретически катализатор должен работать вечно. Благородные металлы не окисляются и не расходуются в химических реакциях каталитического типа. Но реальность выглядит значительно хуже. Тонкие приборы оказываются бессильны перед нарушениями температурного режима и механическими ударами.
Почти все проблемы бывают связаны с нарушением работы систем питания и зажигания двигателя, а также с применением некачественного топлива. Всё это приводит к повышению температуры нейтрализатора, оплавлению и выкрашиванию его сотовой структуры с последующим закупориванием пути свободного прохода выхлопных газов.
При этом катализатор способен нанести страшный ответный удар двигателю. Его близкое расположение к зоне выпускных клапанов привело к опаснейшему эффекту – раскрошенная керамика может попадать в цилиндры.
Это не является парадоксом, дело в том, что импульсный характер движения газов на выпуске приводит к хаотическому перемещению частиц по коллектору и всасыванию их в двигатель перепадами давления.
Результат известен многим мотористам – царапины и задиры на поверхностях, которым это полностью противопоказано. Двигатель отправляется в капитальный ремонт.
Общим признаком неисправности станет потеря мощности двигателя, его неспособность развить большие обороты. В конце концов он просто перестанет запускаться. Это легко себе представить интуитивно, вообразив, что некто коварно заткнул выхлопную трубу. Результат абсолютно идентичен.
Как проверить
Симптомы слишком характерны, чтобы вызывать сложности с диагностикой забитого катализатора.
Читайте также:
Изменившийся звук выхлопа, сдавленное шипение в выпускной системе, иногда вообще крайне слабая реакция руки, подведённой к срезу выхлопной трубы. Обычно к тому же зажигается лампочка контроля состояния двигателя, ЭСУД заметит нештатные показания датчиков.
К сведению: Почему перестал работать парктроник (причины, диагностика, ремонт)
Окончательный диагноз будет поставлен после снятия катализатора с автомобиля. Запечённые, заполненные отложениями и раскрошенные соты невозможно не заметить.
Как почистить
В тех случаях, когда соты ещё не повреждены, но пропускная способность нейтрализатора уже снижена смолянистыми отложениями, его можно промыть.
Для этого лучше всего использовать жидкость, обычно применяемую для очистки карбюраторов или топливных форсунок. Только потребуется её значительно больше.
Катализатор заливается промывочной жидкостью, после чего ей предоставляется время на растворение загрязнений, затем её сливают, внутренности детали промываются горячей водой и просушиваются (продуваются).
Обычно процедура требует неоднократного повторения. Существуют также специально предназначенные для подобных промывок составы.
Удаление катализатора
Катализатор стоит дорого, так как в нем присутствуют драгоценные металлы. Высокая стоимость компонента становится главной причиной, по которой большинство автовладельцев с испорченными катализаторами принимают решение об их удалении. Если его просто вырезать и поместить на его место отрезок трубы, то наименьшее, что произойдет – двигатель будет постоянно функционировать в аварийном режиме. В современных авто используется ЭБУ, которая не позволит завести машину, так как сразу определит данную проблему.
-
Читайте также:
Поэтому рекомендуется не выполнять процедуру, пока не будет проведена консультация со специалистами.
Грамотное удаление катализатора должно быть таким:
- Выполняется диагностика с обязательным замером параметров, фиксируемых ЭБУ при исправном нейтрализаторе;
- Формируется диаграмма правильной работы двигателя при исправном катализаторе;
- Отключается группа контактов, идущая от катализатора к блоку управления, что снова провести диагностику;
- На место катализатора в системе устанавливается имитатор, так как требуется создать соответствующее сопротивление;
- Определяется, что будет установлено на месте этого элемента: просто отрезок трубы либо вспомогательный резонатор;
- Монтируются «обманки», иные датчики либо проводится перепрошивка ЭБУ.
Одним из важных аргументов в пользу установки нового катализатора становится обязательный техосмотр при пересечении границы с европейскими государствами. При удаленной детали и правильной настройке электроники датчик, поднесенный сотрудником техслужбы к выхлопной трубе, продемонстрирует реальный показатель.
Зачем вырезают катализатор на автомобиле
Подобное удаление имеет негативные последствия в виде увеличения загрязнения окружающей среды.
Выполняется оно обычно по двум причинам – экономии на покупке новой детали, взамен пришедшей в негодность (изделие дорогое по описанным выше причинам) и мощностного тюнинга автомобиля.
Снижение сопротивления на выхлопе позволит мотору раскручиваться более уверенно. К тому не секрет, что экологичность и экономичность пока не могут существовать одновременно. На обслуживание хорошего катализатора требуется значительное количество дополнительного топлива, не несущего полезной нагрузки.
Состав автомобильного катализатора
Внутри стального корпуса устройства расположен металлический или керамический носитель из множества ячеек, покрытых напылением из редкоземельных металлов. Палладий, платина, родий характеризуются высокой стоимостью, поскольку получение этих элементов в природе – трудоемкий процесс, отнимающий у добывающих предприятий массу ресурсов. Драгоценное покрытие обеспечивает фильтрацию выхлопов, окисляя вредные компоненты и преображая:
- Углеводород – в водяной пар.
- Азотные оксиды – в азот.
- Угарный газ – в углекислый.
В результате в воздух выбрасываются вещества, не представляющие угрозы для окружающей среды и здоровья человека.
Обратите внимание, что по мере использование ценное напыление стирается – в среднем, катализаторы подлежат замене после прохождения 100 – 120 тысяч километров. Срок службы изделий зависит от изначального количества драгоценных металлов в составе. Самыми «насыщенными» и качественными считаются запчасти импортного производства, которые изготавливаются в соответствии со строгими экологическими требованиями. В России стандарты экологичности продукции пока не так высоки, поэтому отечественные производители нередко заменяют драгметаллы на более дешевые элементы.
-
Читайте также:
Тонкости удаления устройства из выхлопной системы
Выполнить это без значительных затрат времени иногда невозможно. Прошли времена, когда катализатор представлял собой удобный в обращении жестяной цилиндр с хрупкой керамической начинкой. Два крепких удара ломом — и дело сделано.
Сейчас приходится иметь дело с изделием замысловатой формы, без доступа к внутренностям, да ещё и с крепкими металлическими сотами. Приходится вскрывать корпус и потом его заваривать. В условиях СТО операция не самая дешёвая.
По теме: Почему течет масло из двигателя, как найти и устранить протечку
Завершиться процесс должен перенастройкой «мозгов» двигателя, иначе они сразу вычислят обман. Это делается различными способами, в зависимости от квалификации и привычек исполнителя. Могут применяться как программные, так и аппаратные «обманки» контролирующих датчиков.
Результат один – мотор адаптируется к новым условиям и перестаёт паниковать лампочкой «Check engine». Иногда ставят так называемый пламегаситель – специальную вварку, нормализующую звук, температуру и внутреннюю аэродинамику выхлопа.
Промывка катализатора
Катализатор – это узел, который не подлежит ремонту, а единственным способом восстановления его работоспособности является замена на новый. Невозможно отремонтировать или восстановить узел, ресурс которого отработан, и делать это не зачем. Это расходная деталь, подлежащая замене.
Но если катализатор забился, то можно продлить его срок эксплуатации посредством промывки. Это можно сделать своими руками. Для этого можно использовать этанол или жидкость для карбюраторов. Для процедуры стоит воспользоваться пластмассовой тарой. Катализатор требуется снять с авто и проступить к очистке.
Соты нужно полить жидкостью, а потом завернуть деталь в ткань и установить на тару вертикально. Спустя полчаса можно промыть соты горячей водой. Далее требуется продуть его для проверки проходимости сот. Если воздух проходит слабо, то процесс повторяется. Когда очистка завершена, можно тщательно просушить узел феном и продуть воздухом.
Итак, не рекомендовано игнорировать даже слабые признаки выхода катализатора из строя. Для максимального продления его срока эксплуатации стоит выполнять элементарные процедуры, даже если их цена кажется высокой.
Как работает катализатор?
Принцип работы данного узла достаточно прост:
- отработавшие газы выходят из цилиндров и попадают в «очистительные соты»,
- фильтр нагревается докрасна,
- происходит догорание выхлопа,
- окислившиеся вещества оседают в ячейки нейтрализатора,
- отработавший газ выходит из выхлопной трубы.
Для того чтобы запустить процесс очистки, температура внутри катализатора должна быть не ниже 750°С. Горючие вещества покидают цилиндры с недостаточным количеством тепла – 500-550°С. Химические реакции, возникающие при поступлении газов в фильтрующее пространство, разогревают ячейки и приводят к выгоранию вредных веществ.
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.
- Посмотреть на цвет выхлопа: черный цвет указывает на то, что катализатор не работает, поскольку пропускает вредные углеводороды наружу.
- Оценить давление выходящих выхлопных газов «наощупь» – приложить руку к отверстию выхлопной трубы. Низкий напор говорит о том, что катализатор пора менять.
- Заглянуть под машину после длительной поездки: если корпус катализатора раскален, это говорит о снижении его пропускной способности.
- Следующая диагностика уже делается в сервисе: проверка давления выхлопа и сравнение показателя с эталонными данными. Манометр для определения давления устанавливается на место лямбда-зонда.
- И, наконец, визуальный осмотр демонтированного нейтрализатора выхлопных газов на предмет засорения, выгорания или оплавления.
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%
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.
Принцип действия
Топливовоздушная смесь после сгорания в двигателе содержит в себе множество вредных для здоровья элементов, а именно окислов азота, группы углеводородов, окиси углерода и так далее.
Несмотря на то что объем этих веществ в составе выхлопа не превышает 1% (остальная часть — пар, двуокись углерода и азот), их влияние на человека крайне негативное.
Следовательно, одно из главных требований для устройства — нейтрализация вредных веществ.
Сегодня разработано несколько способов, позволяющих бороться с опасными газами, к примеру, обеднение горючего состава или рециркуляция выхлопа.
Но по своей эффективности они серьезно уступают каталитическому нейтрализатору. Внутри нейтрализатора находится специальное устройство, имеющее множество сот.
Как уже упоминалось выше, поверхность монолита катализатор укрыта слоем сплава палладия, родия и платины.
Преимущество данных драгметаллов — отличная эффективность в вопросе очистки. Так, выхлоп проходит через катализатор, прогревая изделие до температуры 270-300
градусов Цельсия.
Проходящая каталитическая реакция способствует превращению окиси углерода в CO2
, а углеводородов — в
H2O и CO2
. В свою очередь, окислы азота «распадаются» на азот и воду.
В теории устройство отлично справляется с токсичностью выхлопных газов без особого вреда для двигателя и топлива.
На практике же установка каталитического нейтрализатора приводит к увеличению обратного давления, что становится причиной падения мощности на 2-3 лошадиные силы.
Есть у катализатора и еще ряд минусов — высокая цена и недолговечность. Хотя, в теории данное устройство должно служить практически вечно.
