Где расположен катализатор
Каталитический конвертер очищает выхлопные газы машины. Платина, палладий и родий, драгоценные металлы, нанесенные на соты внутри корпуса катализатора, способствуют химическим реакциям, в ходе которых токсичные продукты сгорания бензина превращаются в нейтральные вещества. Вместо летучих водородных соединений, угарного газа и оксидов азота в атмосферу выделяются азот, водяной пар и углекислый газ.
Расположение катализатора в выхлопной системе
В зависимости от модели автомобиля реакции протекают при температуре 300–900 °C. Нейтрализатор газов получает тепло от сгорания топлива в двигателе. Чем ближе к мотору находится катализатор, тем больше энергии он получает и эффективнее работает.
Другая функция каталитического конвертера — выравнивание потока газов перед глушителем. Сложная внутренняя структура, состоящая из тонких керамических или металлических сот, расположенных в одном или нескольких отделениях, снижает скорость потока и сглаживает его порывистость. Именно с учетом изменения потока в катализаторе проектируется глушитель авто.
Конвертер выхлопных газов размещается достаточно близко к мотору и перед глушителем по ходу движения газов. Кроме того, он должен быть удален от чувствительных к высокой температуре систем автомобиля.
Где размещен катализатор
Первые каталитические конвертеры располагались на выхлопной трубе. Для соблюдения раннего экологического стандарта Евро-2 и его аналогов в других регионах мира не требовались слишком высокие температуры, поэтому конструкторы часто размещали катализатор на значительном удалении от двигателя.
Корпус конвертера газов намного шире выхлопной трубы. Выступающий узел часто цеплялся за посторонние предметы. Наружное расположение нередко приводило к механической деформации катализатора или его отрыву при ударе о препятствие на большой скорости.
Со временем экологические стандарты по содержанию токсичных веществ в выхлопных газах все более ужесточались, что привело к увеличению нагрузки на катализатор. Нужны высокие температуры и значительные размеры катализатора для размещения в нем сот с достаточной активной площадью.
Опасность механических повреждений и необходимость повышения степени очистки побудили конструкторов перенести нейтрализатор газов внутрь автомобиля. В подавляющем большинстве машин, ездящих по дорогам в 2020 году, катализатор скрыт в подкапотном пространстве. Встречаются три основных вида его компоновки:
на выхлопной трубе перед глушителем по ходу газа;
сразу после выходного коллектора на разборном соединении;
непосредственно встроенный в коллектор (катколлектор).
В некоторых автомобилях для улучшения очистки установлено несколько катализаторов. Ряд моделей KIA имеет небольшой катализатор на выхлопной трубе после основного, расположенного непосредственно в патрубке коллектора. Встречается также схема расположения в коллекторе нескольких независимых каталитических конвертеров.
Катализатор может быть скрыт за листами дополнительной термоизоляции, доступ к нему может быть осложнен расположением других узлов автомобиля.
Плюсы и минусы различного размещения катализатора
Наиболее проста замена каталитических конвертеров, расположенных на выхлопной трубе снаружи корпуса. Узел заметен и может быть снят опытным автолюбителем. Для разбора соединений, прикипающих при длительном пробеге, используются специальные растворы, либо корпус нейтрализатора срезается с трубы. В ряде случаев слабозагрязненный катализатор с неоплавленными и неповрежденными сотами можно промыть карбюраторной жидкостью или другими составами, восстановив его работоспособность.
Резкое уменьшение температуры внешнего катализатора при контакте с водой или снегом ведет к прекращению реакции, образованию осадка и разрушению сот.
Катализатор, закрепленный на выпускном коллекторе, также можно удалить без механических повреждений. Прикипевшие соединения требуют разборки в условиях СТО. Находясь ближе к двигателю, такие нейтрализаторы газов более подвержены разрушению и оплавлению сот. Керамика начинает плавиться по достижению 1000 оС. Этому способствуют неполадки двигателя и свечей, ведущие к пропуску зажигания. Несгоревшее топливо попадает в катализатор, загорается при удачном зажигании, разрушает соты микровзрывом и оплавляет их.
Еще большему риску разрушения подвергаются катализаторы, встроенные в выпускной коллектор. Они представляют собой соты, установленные в сильно расширенный выходной патрубок. Такие нейтрализаторы газов чаще выходят из строя даже при небольшом пробеге. Нередко водители удаляют их, чтобы избежать повреждения поверхности цилиндров керамикой, потери тяги и других проблем. Разобрать катконвертер нельзя — соты извлекают, разрезая корпус.
Замена катализатора
Выход каталитических конвертеров из строя в результате использования некачественного топлива, резкой езды по плохим дорогам, неисправностей мотора и зажигания создает ощутимые проблемы в эксплуатации авто. Отработанные газы, не имея достаточного сечения для выхода, разбавляют собой топливную смесь и снижают ее КПД. Двигатель теряет тягу, не набирает обороты выше определенного значения, плохо заводится и нередко глохнет сразу после старта. Газы проникают в салон через щели корпуса.
Без каталитического конвертера не происходит очистка выхлопных газов. Работа двигателя автомобиля наносит ощутимый вред окружающей среде и прежде всего здоровью водителя. Цена нового фирменного катализатора значительна, что побуждает водителей устанавливать обманку или пламегаситель. Эти устройства справляются с ролью предварительного резонатора, предотвращая ускоренное разрушение глушителя и усиление шума, но не делают выхлоп чище.
Компромиссным по цене и качеству вариантом является универсальный катализатор. Эти узлы стоят дешевле, модели, встречающиеся на рынке в 2020 году, справляются даже с экологическими стандартами Евро-4 и Евро-5. Испорченный катализатор можно продать для извлечения драгоценных металлов. Нейтрализатор газов очищает автомобильные выхлопы, сохраняя здоровье жителей городов.
Высокое содержание вредных примесей в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания способно нанести существенный вред окружающей среде. Для решения этой проблемы используют катализаторы. В этом материале мы расскажем о том, что такое катализатор на автомобиле, какие существуют его модификации и в чем заключаются основные их отличия.
Зачем нужен катализатор
Принцип действия катализатора
Основное назначение катализатора на автомобиле — это сокращение содержания в выхлопных газах окисей углерода (СО) и азота (NO и NO2), а также соединений углеводородной группы (CH). Это реализуется с помощью более полного сжигания топлива или с помощью изменения физических и химических свойств применяемого топлива.
Где находится катализатор
Виды катализаторов
Керамические катализаторы
Устройство катализатора
Данное устройство использует механический способ снижения концентрации вредных веществ. Катализатор имеет сотовую конструкцию, поверхность которой покрыта сплавом платины и иридия. Именно такое покрытие из дорогих металлов совместно с увеличенной площадью соприкосновения выхлопных газов и катализатора обеспечивают удаление вредных компонентов до установленных норм.
Химические катализаторы
Химические катализаторы или анамегаторы это большая группа катализаторов, которые можно отнести к разряду присадок. Данные катализаторы добавляются в топливо и позволяют изменить его структуру и свойства. Благодаря этому снижается токсичность выхлопных газов, обеспечивается более высокая степень сгорания, минимизируется возможность возникновения нежелательных детонационных процессов.
Принцип действия катализатора основан на изменении ориентации молекулы углеводородов, что позволяет улучшить условия для реакции окисления кислородом. Благодаря этому появляется возможность обеспечить более полное его сгорание. В результате небольших изменений химического состава топлива повышается мощность двигателя, а концентрация токсичных веществ в выхлопных газах падает.
Производители предлагают различные анамегаторы. При выборе учитывайте то, что эффективность применения будет зависеть от правильной концентрации катализатора в топливе, поэтому руководствуйтесь требованиями и рекомендациями производителей.
Применение химических катализаторов так же способно увеличить расход топлива, примерно на 10%, что и считается главным его недостатком.
Магнитно-стрикционные катализаторы
Приборы данного типа считают наиболее перспективным видом катализаторов. Они позволяют улучшить характеристики топлива без корректировки его химического состояния. Принцип действия предполагает изменение ориентации углеводородной молекулы, все эти операции происходят под воздействием магнитного поля. То есть, изменению подвергается именно физические свойства горючего.
Катализаторы данного типа относятся к устройствам предварительной подготовки топлива. Благодаря правильной ориентации молекулы она получает способность соединяться с большим количеством кислорода. В результате топливо сгорает более полно, обеспечивая повышение мощности и снижение токсичности. Существует возможность снизить содержание вредных компонентов в 3-4 раза.
К преимуществам этого катализатора относят простую технологию его установки, которая занимает не более 20 минут времени. Монтируется прибор непосредственно перед карбюратором или инжектором, а для дизельных установок практикуется установка перед каждой форсункой и ТНВД.
Применение катализаторов любого типа позволит сократить количество выбросов токсичных веществ в окружающую атмосферу. Для обеспечения эффективности их работы, доверяйте установку профессионалам, именно ошибки при самостоятельном использовании снижают срок эксплуатации и качество очистки.
Также мы подробно разбирали, причины выхода из строя автомобильных катализторов. Обязательно рекомендуем изучить эту статью, чтобы не нанести вред своему автомобилю.
Удаление катализатора. Плюсы и минусы
Бывают моменты, когда приходится решать удалить катализатор или всё же искать ему замену. Поэтому давайте разберём плюсы и минусы решения удалить катализатор:
Видео что такое катализатор и как он работает:
Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!
Что такое катализатор в автомобиле: что в нем ценного и что будет если его убрать
Многие автовладельцы задумываются о том, что такое катализатор в автомобиле, после того как этот узел выходит из строя. Изначально на машины стали устанавливаться каталитические нейтрализаторы, чтобы снизить пагубное воздействие на окружающую среду выхлопных газов, которые образуются при работе ДВС. Однако не все водители одобряют установку нейтрализаторов, ведь стоимость этого агрегата достаточно высока. К тому же из-за низкого качества бензина приходится регулярно его ремонтировать.
Автомобильный катализатор: что это
Каталитический нейтрализатор – элемент выхлопной системы мотора, предназначенный для очистки отработанных газов перед их выбросом в атмосферу. Необходимость разработки данного узла автомобильного мотора возникла в 60-х годах прошлого века, когда мировое сообщество озаботилось состоянием экологии на планете. В то время уровень выбросов из выхлопных труб автомобилей не был установлен на законодательном уровне.
Катализатор предназначен для нейтрализации вредных выхлопов автомобиля и является частью выхлопной системы авто
Первые стандарты содержания токсичных продуктов в выбросах автомобилей были введены в 1970-м году. Автопроизводителей обязали оснащать машины устройствами, снижающими объёмы угарного газа и продуктов сгорания углеводородов. С 1975 года каталитический нейтрализатор стал обязательной деталью всех сходящих с конвейера автомобилей.
Производители устанавливают на автомобили три вида катализаторов:
Зачем нужен в машине каталитический нейтрализатор
Большая часть выхлопных газов состоит из вполне нейтральных и безвредных веществ – азота, водяного пара и двуокиси углерода. Но обойтись только их наличием практически невозможно, такое случается лишь в идеально отрегулированном двигателе, работающем в предсказуемом стационарном режиме.
Во всех других случаях мотор начинает выделять крайне опасные для человека химически активные вещества, моноокись углерода, углеводороды и окислы азота.
Прямое уничтожение подобных ядов с большой скоростью и в требуемом объёме практически невозможно, поэтому инженеры были вынуждены прибегнуть к известным из химии каталитическим реакциям переработки вредных веществ в относительно нейтральные.
Катализатором в химии называется компонент реакции, который участвует в процессе, хорошо его ускоряет, но сам при этом не расходуется.
Из чего состоит и как работает
Основа катализатора – керамические соты
Конструктивно каталитический нейтрализатор представляет собой выполненную в форме сот керамическую подложку, вставленную в металлический корпус и защищённую теплоизоляционными материалами. Мелкие ячейки прибора имеют специальное покрытие – рабочий состав. Покрывающий соты состав – это сплав платины, родия и палладия, драгоценных металлов, стоимость которых превосходит золото как минимум в два раза.
Сотовая конструкция катализатора увеличивает площадь соприкосновения токсичных газов с нейтрализующей их поверхностью. Остатки вредных веществ мгновенно догорают и не попадают в атмосферу.
Катализатор состоит из следующих деталей:
Устройство катализатора в разрезе
Деталь устанавливают после выхлопной трубы двигателя или во фланце выпускного коллектора. Такое расположение необходимо для эффективной работы катализатора, поскольку нейтрализация токсических веществ возможна только при высоких температурах. Работа узла происходит следующим образом:
Это важно! Решающую роль в процессе нейтрализации токсичных веществ играет температура процесса. Преобразование возможно при температуре от 300 градусов, однако в основном рабочая температура катализатора автомобиля находится в пределах от 400 до 800 градусов.
В момент прогрева двигателя катализатор бездействует, и это является существенным недостатком разработанных на сегодняшний день моделей. Трудность организации правильной работы узла состоит в опасности его перегрева. Если расположить катализатор ближе к двигателю, срок работы резко уменьшится из-за систематического перегрева. Большинство автопроизводителей располагают деталь в области правого переднего колеса, где существует возможность поддержания температуры на оптимальном уровне.
Виды катализаторов
По своему назначению нейтрализатор может быть двух- или трехкомпонентным.
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.
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.
Принцип работы катализатора
Выхлопные газы представляют собой смесь NO (оксид азота), CH (углеводород), CO (оксид углерода – угарный газ). Эти газы опасны как для окружающей среды, так и для самого человека. Смог, который еще недавно был визитной карточкой больших городов, образуется из-за взаимодействия этих и некоторых других соединений, в результате получается вредная для человека дымовая завеса.
Принцип работы катализатора основан на том, чтобы эти элементы до-окислять путем каталитической реакции между элементами газов и сплава катализатора, в результате на выходе получаются либо более низкие концентрации вредных веществ, либо чистые кислород и углекислый газ.
Реакция происходит из-за высокой температуры выхлопных газов (выше 300 градусов). Чем выше температура, тем быстрее протекает реакция. Температура выхлопных газов во многом зависит от заправляемого топлива. Топливо низкого качества может выдавать очень большую температуру отработанных газов, что уменьшает срок службы катализатора.
Срок службы катализатора
Разрушение керамического блока катализатора
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.
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.
Причины неисправности катализатора автомобиля
Компании, производящие нейтрализаторы, утверждают, что их можно использовать на протяжении 100 000–150 000 км пробега. Однако в реальности этот агрегат может выйти из строя гораздо раньше, особенно если вы живете в мегаполисе и постоянно стоите в пробках.
Почему нейтрализатор может прийти в негодность? Дело в том, что устройство катализатора автомобиля представляет собой фильтр. А фильтр нужно регулярно менять.
Срок службы агрегата станет меньше, если система зажигания неисправна. Такая проблема обычно выявляется на автомобилях марки Ford и ВАЗ. Если зажигание выставлено неверно, будут случаться пропуски. В результате топливная смесь сгорит лишь частично. Образуется огромное количество сажи, которая скапливается в нейтрализаторе. Оптимальное решение — провести его чистку. Но это не поможет, если оплавилась бобина.
Поломка данного агрегата может произойти, если вы используете низкокачественное топливо. Оно станет не полностью сгорать. Процесс догорания будет происходить в коллекторе, и непосредственно в нейтрализаторе. Микрочастички забьют фильтр, и через него не сможет проходить воздух.
Признаки неисправности катализатора автомобиля
Как узнать, что катализатор выхлопной системы автомобиля пришел в негодность?
Почему нейтрализатор может выйти из строя
Каталитическое устройство имеет довольно длительный срок службы, и если разрушение происходит в короткие сроки после начала эксплуатации автомобиля, то у транспортного средства имеются скрытые проблемы с системами питания и зажигания. Перед заменой данного устройства обязательно требуется полная диагностика этих систем.
В том случае, если некорректно работают эти системы, как минимум в одном из цилиндров не происходит полного сгорания топлива, и катализатор вынужден работать в усиленном режиме, дожигая его.
Очень крупные неприятности могут вызвать высоковольтные провода или катушки и свечи зажигания. При нарушении в работе форсунок может переливаться топливо, что тоже влечёт за собой выход из строя катализатора. Если происходит залегание или износ колец и колпачков цилиндропоршневой системы, переливаться и догорать начинает ещё и моторное масло.
Как уже говорилось ранее, керамическая начинка может быть очень легко повреждена при механическом воздействии. Во избежание данной ситуации не помешает установить дополнительную защиту на днище авто.
Разрушение керамического содержимого катализатора чревато попаданием крошек в цилиндры двигателя, где они повреждают стенки и могут даже привести к поломке двигателя. Чтобы не произошло ничего подобного, необходимо следить за состоянием своего транспортного средства и вовремя производить необходимый ремонт.
Некачественное горючее
Если смесь бензина и воздуха не полностью сгорает в цилиндрах двигателя, то горение завершается в катализаторе или в выпускном коллекторе. Затем происходит оплавление основных деталей выхлопной системы. Продукты сгорания оседают в нейтрализаторе и мешают газам проходить с необходимой скоростью. В результате система просто забивается.
Катализатор низкого качества
Автопроизводители комплектуют автомобили качественными деталями и расходными материалами. Но если что-то в машине менялось, то не факт, что владельцу продали качественные запчасти. Если в автомобиле установлен некачественный или неоригинальный нейтрализатор, то существует большой риск, что ячейки катализатора слишком маленького размера. Вследствие недостаточного размера они легко забиваются продуктами сгорания топлива.
Часто все признаки неисправности и симптомы забитого катализатора возникают у американских автомобилей, которые ранее эксплуатировались в США. В Соединенных Штатах на заправках продается более качественный бензин, от которого в процессе сгорания остается минимум несгоревших веществ. Катализаторы в таких автомобилях с маленькими сотами – в России они погибают в кратчайшее время.
Дизельные двигатели
На таких силовых агрегатах никакого катализатора нет. Там вместо него есть сажевый фильтр, он выполняет ту же задачу, что и каталитический нейтрализатор в бензиновом двигателе. Еще одно отличие – это цена. Сажевый фильтр обойдется в три раза дороже бензинового элемента.
Симптомы забитого катализатора на дизеле аналогичны тем, что могут наблюдать владельцы бензиновых двигателей. Это потеря мощности, двигатель отказывается заводиться, повышенный расход топлива.
Способы проверки
Но перед тем как грешить на устройство, следует точно убедиться, что проблема скрыта в нем.
Проверка катализатора выполняется двумя способами – не снимая с авто, и после его демонтажа.
Проверка без снятия.
Без снятия с авто проверка устройства выполняется двумя способами – диагностикой выхлопной системы на газоанализаторе и тестирование на противодавление в системе отвода газов.
Проверка на газоанализаторе хоть и является отличным вариантом, но вот только далеко не все СТО оснащены таким оборудованием. А в небольших городах такой прибор и вовсе не найдешь.
Суть такого способа – к выхлопной трубе автомобиля подсоединяется газоанализатор, и проводятся замеры.
На основе химического анализа выхлопных газов определяется, забит ли катализатор или нет.
Второй способ проверки – на противодавление более распространен и не требует наличия сложного оборудования.
Суть такой проверки – определение давления на входе в нейтрализатор. Если он забит, давление перед ним на определенных оборотах мотора возрастет.
Официально этот метод проверки делается так – в трубе, подходящей к нейтрализатору проделывается отверстие, к котором нарезается резьба. Далее в это отверстие вкручивается штуцер, к которому подсоединяется медная трубка.
Нужна она для рассеивания тепла, получаемого от выхлопной системы. На конец медной трубки надевается резиновый шланг, подсоединенный к манометру.
Сделав такое приспособление, приступают к замерам. Выхлопная система тестируется на всех режимах работы мотора, а по показаниям манометра определяют, забит ли катализатор.
Кстати, продаются специальные наборы для проверки методом противодействия.
На такой способ несколько сложен в исполнении – необходимо сверлить трубу, нарезать резьбу, после замеров искать подходящую заглушку, чтобы закрыть отверстие.
Способы решения проблемы
Одной проверки катализатора недостаточно, ведь если он забит – проблему нужно решать.
Вариантов устранить неисправность несколько:
Пламегаситель врезается в систему вместо нейтрализатора и все. Но для корректной работы ЭБУ придется его либо перепрошивать, либо использовать обманки. Стоит отметить, что на авто, в котором вместо нейтрализатора стоит пламегаситель, в некоторые из стран Европы уже не въедешь.
Как решать проблему с каталитическим нейтрализатором – решать автовладельцу. Мы же рассказали, как проверить данный элемент разными способами, и что можно предпринять в случае его неисправности.
Подведем итоги
С учетом приведенной выше информации становится понятно, что в современных автомобилях катализатор является важным элементом, который в связке с кислородным датчиком оказывает прямое влияние на смесеобразование и работу двигателя в целом. Также проблемы с катализатором могут привести к сбоям в работе ДВС в том случае, если фильтр забит.
Рекомендуем также прочитать статью о том, как выполняется ремонт глушителя автомобиля своими руками. Из этой статьи вы узнаете, как можно отремонтировать глушитель в случае выхода из строя или повреждений данного элемента выхлопной системы автомобиля.По этой причине следует обращать внимание на любые признаки, которые могут указывать на неисправности каталитического нейтрализатора. Дело в том, что не редко отмечаются случаи, когда части разрушенных элементов нейтрализатора отработавших газов попадали в двигатель со всеми вытекающими последствиями.
Напоследок отметим, что замена каталитического нейтрализатора является наиболее правильным решением, однако если нет средств на покупку новой детали, можно ограничиться установкой пламегасителя. Хотя уровень токсичности выхлопа в данном случае сильно повышается и не соответствует нормам и стандартам, владелец получает возможность нормально эксплуатировать автомобиль с исправно работающим ДВС.
