Автомобильный катализатор — что это такое?

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:

платина;
родий;
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.

Конструкция и функции каталитического нейтрализатора

katalizator
Устройство каталитического нейтрализатора

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.

Срок службы катализатора

catalytic_fault
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.

Устройство катализатора и его разновидности

Существуют три вида катализаторов, разделяющихся по принципу работы:

Фильтрующий (катализатор дожигания)
Химический
Магнитно-стрикционный (МСК)

Катализатор дожигания, в свою очередь, делится на два типа:

— Керамический катализатор

— Металлический катализатор

Внутренняя структура катализатора представляет собой соты, выполненные из керамики или металла. По функциональности они идентичны, но катализатор из металла более надежен, тогда как керамические соты довольно хрупки. Стоит металлический катализатор дороже керамического.

На соты наносится тонкий слой платино-иридиевого сплава, который и обеспечивает окисление выхлопных газов. Платина и иридий – дорогие металлы, отсюда такая высокая стоимость катализатора.

Сам катализатор помещается в корпус из нержавеющей стали.

Двусторонние

Устройство катализатора выхлопных газов двустороннего типа позволяет выполнять сразу несколько задач:

Запустить процесс окисления угарного газа в углекислый;
Окислить несгоревшие углеводороды (частично сгоревшее или несгоревшее топливо) в воду и углекислый газ благодаря реакции горения.

Такие катализаторы чаще всего применяются для дизельных двигателей.

Трехсторонние

Трехсторонний катализатор авто появился еще в 1981 году в целях снизить объемы вредных веществ, попадающих в атмосферу. Этот тип нейтрализатора позволяет выполнять более обширный спектр задач, а именно:

Превращать окиси азота в кислород и азот.
Окислять угарный газ в углекислый газ.
Окислять несгоревшие углеводороды в воду и углекислый газ.

Также существуют дизельные катализаторы и нейтрализаторы для моторов, работающих на бедных смесях.

Помимо этого катализаторы отличают по материалу, из которого изготавливается картридж устройства. Исходя из этого, выделяют:

Керамические нейтрализаторы

Это стандартные модели оснащенные конструкцией в виде сот. Сам керамический элемент в этом случае покрыт платиноиридиевым сплавом.

Если говорить о недостатках таких моделей, то практически все автолюбители выделяют хрупкость керамического устройства, которое достаточно ударить об камень, чтобы соты рассыпались. Также изделие может повредиться если на прогретом авто заехать в лужу, капли воды попавшие на раскаленный нейтрализатор приведут к его поломке.

Помимо этого соты могут распасться в случае неполадок в системе зажигания машины. Например, если топливо воспламеняется не сразу после запуска двигателя, а с небольшой задержкой. В этом случае несгоревшее топливо будет собираться в резервуаре выпускного тракта (то есть в катализаторе) и как только скопившийся бензин взорвется, все соты разрушатся.

Также в таких катализаторах накапливается керамическая пыль, которая попадает в камеру сгорания, а в некоторых случаях даже в цилиндры двигателя.

Единственное преимущество керамического нейтрализатора – это его низкая стоимость.

Металлические нейтрализаторы

Конструкция этого типа отличается повышенной надежностью и прочностью, благодаря чему такой катализатор может выдерживать механические нагрузки на протяжении довольно долгого времени. Соты, установленные в изделии, отличаются своей упругостью, добиться этого удалось благодаря их спиралевидной форме и металлу.

Однако, несмотря на надежность такого нейтрализатора, он также как и керамический «боится»:

Некачественного или этилированного топлива.
Масел или антифриза, которые попадают в камеру сгорания.
Некачественных технических жидкостей для промывки систем, купленных «с рук» или от непроверенного производителя.
Переобогащенных топливных смесей.
Долгой работы на холостом ходу.

Спортивные

Такие катализаторы также выполнены из металла, однако их пропускная способность намного выше стандартных металлических и керамических изделий. Благодаря этому нейтрализаторы этого типа придают автомобилю дополнительную мощность (от 7% до 20%). Правда, такого результата можно достигнуть только при условии, что в машине установлена прямоточная система выхлопа. При этом катализаторы отвечают экологическим требованиям Евро 4 и 5.

Спортивные модели самые надежные, но их стоимость самая большая.

Исходя из такого большого количества недостатков стандартных моделей, и появились теории о том, что нейтрализаторы приносят больше вреда для самого автомобиля, нежели пользы для экологии. Однако избежать большинства неприятностей можно, если своевременно менять изделие. К слову, катализатор автомобильный ремонт не предполагает, поэтому вышедший из строя элемент необходимо менять.

Замена каталитического нейтрализатора

Есть несколько вариантов решения данной проблемы. 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.

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.

Удаление каталитического нейтрализатора

Это самый радикальный способ избавится от проблем с ним. Но владельцев подстерегает некоторые сложности после его «вырезания» – нужно правильно настроить всю систему работы двигателя, так как блок управления считывает данный от датчиков кислорода, которые находятся на входе и выходе из катализатора. Так как его уже нет в выхлопе, его нужно как-то обмануть.

Для этого используют обманки лямбда-зондов. Их есть несколько разновидностей, подробно я писал про них в статье, ссылка выше. У каждой есть свои плюсы и минусы.

Можно выделить важные моменты, после его вырезания:

Нельзя скупится на покупку качественных обманок, желательно использовать электронные лямбда-обманки;
В случае перепрошивки «мозгов» обращаться только к профильным специалистам. В противном случае получить большие проблемы в работе и надежности двигателя.

Как это работает?

Каталитический нейтрализатор призван очищать выхлопные газы методом доокисления до водяного пара и углекислого газа. Процесс проходит на поверхности керамических сот, покрытых тончайшей пленкой благородных металлов (платины, родия и палладия). Перед блоком каталитического нейтрализатора установлен первый, управляющий, датчик кислорода (лямбда-зонд). Он измеряет количество свободного кислорода в выпускных газах, и блок управления двигателем обеспечивает процесс сгорания в цилиндрах так, чтобы кислорода оставалось достаточно для доокисления вредных веществ в нейтрализаторе. За нейтрализатором ставят второй, диагностический, лямбда-зонд. Он проверяет, как прошел процесс нейтрализации — много ли осталось кислорода.

Почему вообще возникает идея вырезать каталитический нейтрализатор отработавших газов? Ведь очень немногие отключают сами у себя климат-контроль или, например, систему АБС. Чем же это сравнительно новое устройство помешало?

Решение или вредительство?

Каталитические нейтрализаторы на некоторых моторах начинают разрушаться при пробегах меньше 50 000 км. И владельцы, начитавшись страшилок, едут их ликвидировать. Удалить «каталик» можно двумя способами. Просто извлечь всю керамическую начинку и слои пристеночного уплотнителя. Только надо делать это на снятом устройстве, потому что можно затолкать частицы в цилиндры через открытые клапаны. Звук выхлопа после такой процедуры может стать несколько громче на определенных режимах. Кому это не нравится, вскрывают катколлектор и вместо керамических блоков вваривают пламегаситель.

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.

Как определить, что катализатор нуждается в замене

Как правило, катализатор считается вышедшим из строя, если его каталитический слой сгорел в процессе эксплуатации. В автомобилях с современной бортовой системой при поломке нейтрализатора загорается ошибка. Если же автомобиль не новый, то определить приближающийся выход из строя нейтрализатора можно по следующим признакам:

Тяга на больших оборотах временно или постоянно пропадает.
Автомобиль стал хуже заводиться «на горячую». По утрам, при этом, мотор долго не заводится.
Начали пропадать обороты. Например, когда вы давите на газ, а тахометр еле-еле доходит до 2 – 4 тысяч оборотов, но выше стрелка не идет. При этом автомобиль начал потреблять больше топлива.

Эти признаки свидетельствуют о том, что катализатор находится в «полурабочем» состоянии, то есть еще работает, но уже пора менять. А если нейтрализатор вовсе «приказал долго жить», то вы заметите, что машина начала слишком долго заводиться, но даже если мотор и начинает работать, но почти сразу он глохнет. Либо автомобиль и вовсе не заводится. Убедиться что причина в этом случае именно в катализаторе довольно просто: нужно завести мотор и подойти к выхлопной трубе, если выхлопные газы не идут (вы их не чувствуете рукой), значит пришло время менять составную часть выхлопной системы.

Как понять, что он вышел из строя?

В результате оплавления ячеек или разрушения керамики, крошка забивает следующие по ходу движения выхлопных газов «блинчики». Двигателю становится тяжело дышать, он не может выдуть выхлоп.

Из этого вытекают первые признаки выхода из строя катализатора:

Двигатель теряет мощность. Многие водители жалуются, что машина перестает ехать, пропадает динамика;
На приборной панели выпадает ошибка «Check Engine». При сканировании блока управления мотором это ошибка по второй лямбде;
Некоторые отмечают, что при поломке частично или полностью пропадает выхлоп их выхлопной трубы;
Увеличивается расход топлива.

Основные симптомы забитого катализатора

Чтобы предотвратить поломку, важно регулярно проводить диагностику автомобиля. Кроме того, существуют конкретные признаки износа катализатора, которые помогут выявить проблему на ранних стадиях:

Что делать, если катализатор вышел из строя?

Если признаки сломанного катализатора налицо, использование такой машины чревато негативными последствиями. Лучше заранее решить проблему, пока она не повлекла за собой другие. Существует несколько способов:

Попробовали прочистить катализатор, но все симптомы указывают на то, что проблема не решена? Значит, единственный выход — демонтировать устройство, чтобы заменить на новое или установить пламегаситель. Но есть и хорошая новость — неисправную деталь можно выгодно продать.

Можно ли обойтись без катализатора

Этот вопрос решает каждый для себя самостоятельно. Между автомобилистами существуют совершенно противоположенные мнения. Если подытожить все высказывания, можно отметить, что удаление катализатора несёт в себе и положительные, и отрицательные стороны:

Плюсы:

двигатель работает в полную силу, ему ничто больше не мешает освобождаться от отработанных газов;
заметно улучшается динамика транспортного средства;
ощутимая экономия денег, особенно это касается оригинальных моделей.

Минусы:

повышенное загрязнение окружающей среды;
большое количество выделяемого дыма, это особенно заметно при прогревании автомобиля или при начале движения, что называется «на холодную»: в процессе прогревания двигателя дым из трубы становится практически незаметным;
усиливается запах выхлопных газов, но это можно почувствовать только, если находиться непосредственно рядом с выхлопной трубой;
шум – автомобиль, естественно, становится несколько шумнее – чётче слышен глушитель, но это совсем не критично.

Таким образом, удалять или не удалять катализатор – решать нужно самостоятельно. В нашей стране на сегодняшний день нет жёстких требований по содержанию вредных веществ в выхлопных газах. В том случае, если есть планы совершить автомобильную поездку в Европу на собственном автомобиле, решение может быть только одно – каталитический нейтрализатор устанавливать придётся обязательно, в противном случае вы просто не получите разрешение на въезд.

Что делать и кто виноват?

Кто или что несет вину за сломанный катализатор – мы уже узнали выше. Возникает вопрос – что делать дальше?

В первую очередь, необходимо провести диагностику выхлопной системы. Если катализатор вышел из строя, вам предложат его заменить на новый. Вышедший из строя катализатор ремонту не подлежит.

Есть и другой вариант, более дешевый – вы убираете катализатор и ставите на его место пламегаситель. Пламегаситель не фильтрует выхлоп, но зато выполняет вторую функцию катализатора – разбивает поток газов, снижая, тем самым, нагрузку на резонатор. Ставить прямую трубу не рекомендуется — либо катализатор, либо пламегаситель.

Если вы решили поставить пламегаситель, то второй лямбда-зонд будет постоянно подавать сигнал ошибки, что довольно сильно раздражает. Но есть способ его обмануть. Здесь либо вам ставят механический контроллер лямбда-зонда, либо программный.

Механический контроллер представляет собой втулку. Втулка вставляется в выхлопную трубу, а лямбда-зонд уже в нее. В таком случае зонд находится на расстоянии от основного потока выхлопных газов и регистрирует норму.

Программный контролер надежнее. Он подает сигнал на бортовой компьютер, соответствующий нормальной работе катализатора.

[spoiler title=»Источники»]

http://vodi.su/katalizator/
https://TechAutoPort.ru/dvigatel/vypusknaya-sistema/kataliticheskiy-neytralizator.html
https://glushak.ru/articles/obshaya-informaciya-o-katalizatorah/
https://seite1.ru/zapchasti/avtomobilnyj-katalizator-opisanieustrojstvoprincip-raboty/.html
https://avtoyoutubb.ru/chto-takoe-katalizator-v-mashine.php
https://www.zr.ru/content/articles/922074-plamegasitel-katalizator/
https://avto-moto-shtuchki.ru/avtotekhnika/109-katalizator-avtomobilnyj-chto-jeto-takoe-priznaki-polomki.html
https://katalizatorvoronezh.ru/priznaki-zabitogo-katalizatora/
https://DriverTip.ru/osnovy/katalizator-v-avtomobile-i-zachem-on-nuzhen.html

[/spoiler]