Гадания 

Устройстве и принципе работы каталитического нейтрализатора. Что такое катализатор и для чего он нужен? Срок службы катализатора

Из данной статьи вы узнаете, что такое каталитический нейтрализатор в современном автомобиле, также будет рассмотрена конструкция выпускного тракта двигателя внутреннего сгорания. Катализаторы применяются в конструкции машин относительно недавно. На карбюраторных двигателях вы их не встретите, так как эти устройства работают под контролем микропроцессорного блока. Стоит также отметить, что катализаторы успешно применяются не только на бензиновых моторах, но и на дизельных. Установка производится либо сразу за выпускным коллектором, либо до глушителя.

Общая конструкция

Состоит это устройство из блока-носителя, заключенного в теплоизоляционной слой, и корпуса. Нужно более подробно рассмотреть сам блок-носитель, так как он является самым главным элементом всей конструкции. Это основание всего катализатора. Изготовлен он из керамики, причем имеющей специальный состав. Главное свойство - огнеупорность. И если вдруг устройство вышло из строя, то потребуется замена каталитического нейтрализатора. Его ремонтировать никто не возьмется.

Внутри блока-носителя имеется много сот и ячеек, расположенных продольно. Они позволяют во много раз увеличить полезную площадь соприкосновения с выхлопными газами. В этих сотах на поверхности находится очень тонкий слой вещества. Стоимость нейтрализатора очень высокая, так как активные вещества в нем - драгоценные металлы. Это платина, а также родий и палладий.

Процессы в катализаторе

При помощи катализаторов происходит ускорение всех реакций в устройстве. Например, палладий и платина - это окислительные катализаторы. С их помощью производится окисление всех углеводородов, которые не успели догореть в цилиндрах двигателя. Превращается углеводород в пары чистой воды. Также происходит преобразование угарного газа в углекислый.

А вот родий - это восстановительный катализатор. Оксид азота NO 2 опасен для окружающей среды. С помощью родия происходит преобразование его в более безопасный для людей и природы азот. Отсюда можно сделать вывод, что при монтаже трех катализаторов происходит снижение содержания в выхлопных газах сразу нескольких очень опасных веществ. Такие нейтрализаторы обычно называют трехкомпонентными. О том, какая неисправность каталитического нейтрализатора может вас ожидать, будет рассказано ниже.

Монтаж

Располагается блок-носитель в железном корпусе. Между блоком-носителем и корпусом находится теплоизоляционный слой. Монтаж лямбда-зонда (датчика содержания кислорода) производится непосредственно в корпус каталитического нейтрализатора. Чтобы устройство работало максимально эффективно, оно должно находиться при температуре не ниже 300 градусов. Причина заключается в том, что именно при такой температуре происходит задержка более 90 процентов всех вредных соединений, которые присутствуют в выхлопных газах. Конечно, не стоит допускать, чтобы развивался перегрев каталитического нейтрализатора, ведь из-за этого запросто может произойти оплавление корпуса.

Для того чтобы катализатор быстрее прогрелся, необходимо учесть некоторые свойства, чтобы при старте двигателя происходил максимальный прогрев выпускной системы.

  • Во-первых, нужно монтировать каталитический нейтрализатор сразу же за выпускным коллектором.
  • Во-вторых, первое время после запуска следует делать как можно большую температуру выхлопного газа. Достигается это путем того, что топливовоздушная смесь обогащается.
  • В-третьих, используют дополнительные элементы, чтобы прогреть каталитический нейтрализатор отработанных газов. Это электронные нити накала, которые повышают температуру до необходимого значения и позволяют быстрее начать работать устройству в нормальном режиме.

Причины поломок системы выпуска отработавших газов

Эксплуатация выпускной системы любого современного автомобиля происходит в очень суровых условиях. В большей степени влияет на ресурс каталитического нейтрализатора крайне высокая температура, которой обладают выхлопные газы. Кроме того, велико воздействие окружающей среды. Все компоненты конструкции весьма уязвимы.

Они не защищены какими-либо элементами, поэтому при неосторожной езде запросто можно повредить их. К сожалению, иногда могут проявиться определенные неисправности в системе выпуска отработавших газов. Может прийти в негодность сам глушитель. Нередко ломается каталитический нейтрализатор. Самая частая поломка заключается в двух лямбда-зондах, расположенных до и после нейтрализатора.

Поломка катализатора

В любом современном автомобиле имеется самодиагностика. С ее помощью производится тотальный контроль всех элементов двигателя и выпускной системы. В частности, производится диагностика каталитического нейтрализатора. Чтобы определить, насколько качественно работает это устройство, имеется два лямбда-зонда. Один монтируется до нейтрализатора, второй - после. В том случае, если имеет место какое-либо отклонение от нормального функционирования, водитель увидит на приборной панели загоревшуюся контрольную лампу Check Engine.

При этом в центральном блоке управления записывается код, который соответствует данной поломке. Если каталитический нейтрализатор ГАЗ пришел в негодность, то возникнут препятствия для выхлопного газа. Сразу же будет заметно изменение работы мотора. Мощность потеряется, обороты станут неустойчивыми, динамика кажется никудышней, а расход бензина или дизеля повысится в несколько раз. Если вдруг вы почувствовали в салоне запах тухлого яйца, то это прямо говорит о том, что каталитический нейтрализатор пришел в негодность. Его нужно только менять, ремонтировать или восстанавливать бесполезно.

Поломка датчика кислорода

Лямбда-зонд ломается намного чаще, нежели весь каталитический нейтрализатор (ресурс его меньше в 2-2,5 раза). Во время эксплуатации может выйти из строя либо один, либо сразу два датчика. Причин для этого может быть несколько. Например, имеет место поломка нагревателя. Возможно, прогорел или покрылся грязью керамический наконечник либо произошло разрушение, окисление соединительных контактов. Срок службы лямбда-зонда зависит от качества бензина или дизеля, от наличия масла в выхлопном газе, от регулировки момента зажигания.

Его ресурс составляет не более 80 тысяч километров. Самодиагностика автомобиля позволяет обнаружить неисправность лямбда-зонда. Контрольная лампа Check Engine загорается при выходе из строя кислородного датчика. Также вы можете заметить, что двигатель на низких оборотах работает неустойчиво, динамика понижена, расход топлива увеличивается. Но не стоит сразу грешить на лямбда-зонд, так как поломки в системах впрыска и зажигания сопровождаются аналогичными признаками. Лучше обратитесь к диагносту, так как заменять дорого каталитический нейтрализатор, цена вместе с работой составит 8-12 тыс. рублей.

Многие задают вопрос, что такое катализатор и для чего он служит только после того, как им сообщают в сервисе, о неисправности такой детали. Так что в этой статье мы простым языком, попробуем рассказать о том, что такое катализатор, почему он так дорого стоит и что можно сделать, если катализатор вышел из строя.

Что такое катализатор и как он работает.

Катализатор (или каталитический нейтрализатор) – это деталь выхлопной системы, которая снижает содержание вредных веществ в выхлопных газах. Таких как, CО (окись углерода), CH (углеводороды) и NO, NO2 (оксиды азота). Все эти ядовиты и являются одним из компонентов смога. Так вот катализатор, это элемент, содержащий благородные металлы, которые вступая в реакцию с вредными веществами, «дожигают» их до экологически чистых норм.
Внутри корпуса катализатора расположена либо керамическая, либо металлическая сотовая конструкция на которую нанесен тонкий слой платиноиридиевого сплава. Сотовая конструкция в катализаторе необходима, чтобы увеличить площадь контакта выхлопных газов с поверхностью на которой нанесен каталитический слой. В результате происходит химическая реакция окисления CO и CH, и на выходе получаем вполне безобидные CO2 и N2.

Почему и как катализатор выходит из строя.

В нормальных условиях катализатор выходит из строя после того, как сгорает каталитический слой. И то сказать, что он вышел из строя не совсем правильно. Правильнее – из уменьшения площади каталитического слоя, катализатор не может дожигать все выхлопные газы и поэтому постепенно уровень наличия вредных газов на выходе начинает увеличиваться. Когда значение перейдет пороговое значение, которое заложено в блоке управления автомобилем, на панели приборов загорится ошибка “CHECK”, при расшифровке выдаст ошибку «Неэффективная работа катализатора». Обычно ресурс катализатора рассчитан на 100 т.км.
Информацию о состоянии выхлопной смеси после катализатора выдает датчик лямбда-зонд, расположенный за катализатором.
Кроме того катализатор может выйти из строя гораздо раньше при неисправности системы зажигания или системы формирования смеси. Тогда соты просто забиваются, не позволяя катализатору окислять смесь. Также преждевременный выход катализатора из строя может произойти из-за низкого качества бензина, в котором много тетраэтилсвинца (для искусственного повышения октанового числа). В этом случае, часть каталитического слоя просто закрывается слоем тетраэтилсвинца, которые не позволяет каталитическому слою правильно работать.

Что делать если катализатор вышел из строя.

Его нужно менять. Чаще всего дилеры отказываются менять это по гарантии, мотивируя, что это из-за плохого качества бензина, которым Вы заправились. И предлагают поменять эту деталь. Вот тут и начинается самое интересное. Стоимость оригинального катализатора колеблется от 35 до 150 тысяч рублей. При этом полноценной гарантии на этот элемент нет. Почему же катализатор такой дорогой? Тут нужно понять, что на современных автомобилях катализатором называется вся приемная труба - достаточно сложная деталь, включающая в себя и выпускной коллектор, сложные фланцевые соединения, чаще всего гофру и сам бочок катализатора. Понятно, что такая деталь очень сложная и дорогая в изготовлении. Кроме того, в катализаторах содержаться драгоценные металлы дорогие сами по себе. Прибавьте еще специальные условия растаможки деталей с драгоценными металлами и выйдет такая «космическая» цена. И при этом дилеру не важно, что из всех этих элементов у Вас вышел из строя только катализатор. Поэтому специализированные сервисы и предлагают альтернативные решения замены катализатора .
- Установка универсального катализатора . Универсальный катализатор представляет собой непосредственно саму бочку катализатора. Она вваривается в штатную деталь, вместо вышедшего из строя катализатора. Т.е. заменяется именно та часть выхлопной системы, которая вышла из строя, а не вся приемная труба. Такой вариант более правильный и значительно более бюджетный 10-16 т.р. в зависимости от размеров и требований к катализаторному блоку.
- Замена катализатора на пламегаситель . Эта работа вообще убирает катализатор из системы. Вместо катализатора ставится пламегаситель (предварительный резонатор), который не очищает выхлопные газы, а только «выравнивает» выхлопной поток, убирая посторонние звуки, которые возникнут, если просто убрать катализатор.

Плюсы и минусы вариантов замены катализатора.

При установке универсального катализатора есть только один недостаток. Универсальный катализатор, как и оригинальный очень зависит от внешних факторов. Поэтому дать на него полноценную гарантию невозможно. Обычно они служат 60-80 т.км, но могут выйти из строя и раньше, если произойдет сбой в системе зажигания или в системе работы двигателя.
Пламегаситель не зависит от работы двигателя, но выхлопные газы будут не экологически чистые. Что приведет к загрязнению атмосферы. Кроме того, возникнут сложности при прохождении техосмотра.

ВЫВОД:
Предпочтительней ставить универсальный катализатор:

  • Если автомобиль младше 5-ти лет
  • Если вы самостоятельно проходите техосмотр
  • Если Вы не хотите загрязнять атмосферу
  • Если Вы планируете выезжать за границу

В других случаях более предпочтительный вариант с пламегасителем.

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

Примерное расположения катализатора в автомобиле

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

Причины неисправности катализатора

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

Часто на место неисправного катализатора устанавливают пламягаситель

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

Как поступить с неисправным катализатором

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

Неисправный катализатор не подлежит ремонту, его просто выбрасывают

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

Как работает двигатель без катализатора

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

Система катализатора с двумя лямбда-датчиками

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

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

Работа выхлопной системы автомобиля обеспечивается не одним устройством, а несколькими. Одним из них является каталитический нейтрализатор. В этой статье речь пойдет о том, что такое нейтрализатор и какова его роль в системе выхлопа автомобиля?

Назначение и устройство каталитического нейтрализатора

Нейтрализатор устанавливается в выхлопной системе автомобиля и применяется для максимального снижения токсичности выхлопного газа. Применение данного устройства осуществляется как на дизельных, так и на бензиновых двигателях и является обязательным для всех автомобилей, оснащенных двигателем внутреннего сгорания.

Современная конструкция нейтрализатора представляет собой специальный блок-носитель, корпус устройства и теплоизоляция. Основным элементом является блок-носитель, который изготавливается из специальной огнеупорной керамики. Внутри блока располагается большое количество сот (или, по-другому, ячеек). Такая конструкция позволяет значительно повысить площадь соприкосновения рабочих частей нейтрализатора с отработанными газами. Поверхность ячеек покрывается специальным слоем каталитического вещества. В качестве нейтрализатора может применяться родий, платина или палладий.

Суть действия катализатора заключается в следующем. Двигатель автомобиля не может обеспечить полное сгорание топлива и отправляет большое количество вредных газов в выхлопную систему автомобиля. Попадая в каталитический нейтрализатор, вредные газы контактируют с каталитическим слоем и окисляются. В процессе прохождения выхлопного газа по всему блоку-носителю, вредные вещества окисляются до конца, и на выходе получается самый обычный углекислый газ.

Применение трех металлов обеспечивает полное окисление трех разных веществ. Помимо углевода и оксида углерода, в отработавших газах может содержаться оксид азота, который также подвергается полному окислению и превращается в обычный безвредный азот. Таким образом, выхлопной газ становится менее вредным и оказывает меньшее отрицательное воздействие на окружающую среду.

Сам блок-носитель, обычно, размещен в металлическом корпусе, который предохраняет нейтрализатор от механических воздействий, например, ударов о неровности дорожного покрытия. Между блоком и корпусом прокладывается слой теплоизоляции, чтобы исключить передачу тепла на корпус. Применение теплоизоляции связано с особенностями работы нейтрализатора. Дело в том, что для успешного окисления вредных веществ необходима большая температура. Самая минимальная температура для успешного дожигания отработанных газов должна быть в пределах 300 градусов Цельсия. Для спортивных автомобилей этот параметр может достигать 1500-3000 градусов Цельсия. Теплоизоляция позволяет поддерживать температуру в заданных пределах и обеспечивает нормальную работу каталитического нейтрализатора.

Внутри блока устанавливается датчик кислорода. Это электрическое устройство сообщает водителю о том моменте, когда катализатор необходимо заменить. Если соты забиваются или керамический слой становится меньше, датчик срабатывает и посылает сигнал на электронный блок управления двигателем, который переводит работу мотора в аварийный режим и сигнализирует лампой на панели приборов, что необходимо выполнить проверку исправности систем. Часто, чтобы избавить от преждевременного и случайного срабатывания датчика, создают специальную обманку нейтрализатора, которая говорит датчику о том, что катализатор по-прежнему в норме. Это связано с тем, что замена каталитического нейтрализатора стоит очень дорого, и не каждый водитель может позволить себе такой ремонт. Так что, большинство водителей просто докатывают старую деталь до полного изнеможения и меняют нейтрализатор позже.

Помимо теплоизоляции, регулировать температуру работы нейтрализатор можно не только с помощью теплоизоляции. На температуру нейтрализатора может влиять и место установки. Так, например, для повышения температуры катализатора, его размещают прямо за выпускным коллектором, так как последний имеет высокую скорость и температуру нагрева.

Другое условие успешной работы нейтрализатора является повышенное обогащение топливовоздушной смеси.

Видео - Что убивает нейтрализатор газов?

Нейтрализатор на дизельном двигателе

Применение нейтрализаторов в дизельных двигателях стало не целесообразным. Дело в том, что температура работы дизеля ниже, чем у бензинового ДВС, а это значит, что катализатор не сможет справиться с поставленной задачей. Автомобильные эксперты разработали устройство, которое впрыскивает мочевину в систему выхлопа до того, как отработавшие газы достигнут катализатора. Такой подход позволяет ускорить процесс окисления и максимально возможно очистить выхлоп автомобиля. В конечном итоге, из трубы в большем количестве выходит водяного пара, чем продуктов сгорания.

Подведем итоги. Каталитический нейтрализатор является главной частью выхлопной системы и предназначен для очистки вредных выхлопных газов. Эксплуатация автомобиля без этого устройства запрещена и противоречит законам об экологии.

Сколько сегодня автомобилей существует в мире? Специалисты утверждают, что количество легкового автотранспорта составляет более 1 миллиарда шт, и с каждым годом растут показатели вредных веществ, выбрасываемых ими в атмосферу. Для того, чтобы обезопаситься от токсичных выбросов, все автомобили с середины ХХ века оснащаются каталическими нейтрализаторами.

Автомобильный катализатор выхлопных газов устанавливают на выхлопные системы с начала 70-х годов. Примерно в то же время были разработаны первые нормы по содержанию и химическому составу вредных веществ в выхлопных газах двигателей.

Катализаторы устанавливаются на все выхлопные системы современных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и служат для уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу.

Так как для его работы необходима высокая температура, подобные элементы всегда устанавливают сразу после выпускного коллектора или же встраивают в сам коллектор автомобиля.

Пламегаситель – стальная гофрированная труба, заизолированная специальным негорючим материалом (минеральная вата либо металлическая стружка), вся конструкция заключена в кожух. При прохождении пламегасителя выхлопные газы расширяются и заполняют пространство между кожухом и трубой. Сталкиваясь с негорючими материалами, они теряют часть энергии.

Замена катализатора на пламегаситель: плюсы и минусы

Очевидно, что устанавливая пламегаситель вместо катализатора, нельзя говорить о полноценной замене одного узла другим. В первую очередь, установка пламегасительного оборудования вместо катализаторов скажется на количестве выбросов.

Не рекомендуется установка пламегасителя вместо катализатора, в случае если автомобиль передвигается по территории Евросоюза. На территории Европы катализаторы подлежат обязательной замене после 100 тысяч километров вне зависимости от их состояния.

Установка пламегасителя поможет стабилизировать выхлопную систему, снизит температуру выхлопных газов, но не решит проблему. С другой стороны, пламегасители дешевле новых катализаторов, и с точки зрения экономии бюджета это почти идеальный способ отладить выхлопную систему.

Одним из компромиссных решений будет — найти и установить универсальный катализатор. Стоимость таких элементов в несколько раз дешевле оригинальных, но так же обеспечит штатную работу двигателя, с соблюдением экологических норм. Вероятно, все-таки придется адаптировать прошивку под новый выхлоп и подвергнуть проверке работу всего выхлопа.

Автовладельцы, установившие на свой мотор подобное устройство, могут смело проходить техосмотр и быть уверенными в экологичности своего транспортного средства.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них