Что такое катализатор в автомобиле.Какие функции он выполняет
Автор Авто Эксперт На чтение 15 мин. Просмотров 3.2k. Опубликовано
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.
Содержание
- Автомобильный катализатор: что это
- Зачем нужен в машине каталитический нейтрализатор
- Из чего состоит и как работает
- Виды катализаторов
- Принцип работы катализатора
- Срок службы катализатора
- Причины неисправности катализатора автомобиля
- Признаки неисправности катализатора автомобиля
- Почему нейтрализатор может выйти из строя
- Некачественное горючее
- Катализатор низкого качества
- Дизельные двигатели
- Способы проверки
- Способы решения проблемы
- Подведем итоги
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:
- Керамические – используют механический способ очистки выхлопных газов. Состоят из керамических пластин, покрытых драгметаллами. Максимальный ресурс работы этого вида – 100 тысяч километров.
- Металлические – их начинка состоит из металлических сот, обладающих повышенной упругостью. Конструкция таких деталей надёжная и более прочная, по сравнению с керамическими катализаторами.
- Спортивные – самые надёжные модели, но при этом имеющие высокую стоимость. Изготовлены из металла, но обладают большей пропускной способностью, нежели два предыдущих варианта.
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:
- Корпус с входным и выходным патрубками;
- Керамический блок с пористой структурой;
- Каталитический слой – напыление на ячейках керамического блока;
- Датчик (лямбда-зонд) – прибор, показывающий загрязнённость газов после очистки;
- Металлический кожух – выполняет функцию теплоизоляции и защищает корпус от механических повреждений.
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:
- Выхлопные газы по входному патрубку направляются внутрь детали и попадают на керамический блок, заполняя ячейки.
- Металлы-катализаторы окисляют несгоревшие углеводороды и угарный газ.
- Восстановительный металл родий нейтрализует оксид азота и превращает его в безвредное вещество.
- Через выходной патрубок в атмосферу выводится чистый газ.
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.
- 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.
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?
- На приборной панели светится индикатор «Check Engin». Он загорается, если система обнаруживает какую-либо ошибку двигателя.
В данной ситуации это происходит из-за неправильных показателей датчика лямбда-зонда. Чтобы удостовериться, что причина неисправности — катализатор, необходимо продиагностировать его при помощи сканера. - Падает мощность авто. Если катализатор в автомобиле не в порядке, авто будет троить, дергаться, тяга снизится. Происходит это потому, что снизилась пропускная способность нейтрализатора. Ведь соты частично разрушены, произошло их запекание, засорился проход отработанных газов. Все это приводит к тому, что двигатель «не дышит».
- Посторонние звуки под днищем. Слышите стуки, которые возникают на повышенных оборотах либо когда заводите машину? Обычно это случается, когда керамические соты начинают разрушаться. Отвалившиеся частички ударяются о стенки катализатора, ведь на них действует газовый поток, а также центробежные силы.
- Слабый либо ровный напор газов, поступающих из глушителя. Если катализатор в автомобиле работает нормально, то, подставив ладонь к трубе выхлопа, вы почувствуете, что выходящий поток газов пульсирует.
Происходит это потому, что выпускные клапаны работают по очереди. Заметили, что поток газов слабый либо пульсация отсутствует? Значит, соты нейтрализатора разрушены.
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:
- Попытаться прочистить или промыть устройство. Это действительно может помочь, но только в случае несильного забития. При оплавлении, разрушении и полной закупорки сотов таким способом проблему не решить.
- Замена нейтрализатора на оригинальный. Выполнить проще всего – сняли, установили новый и все. Вот только стоит оригинальный аналог очень дорого, поэтому не всегда целесообразно его покупать.
- Замена на универсальный нейтрализатор. Некоторые фирмы, занимающиеся производством автозапчастей и аксессуаров, выпускают каталитические нейтрализаторы, которые можно устанавливать на разные авто. Стоит такой элемент дешевле оригинального, но придется «помучиться» с подбором и подгонкой;
- Замена нейтрализатора на пламегаситель.
Самый простой способ, позволяющий навсегда забыть о проблеме катализатора.
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.
Какая печь вам нужна – каталитическая или некаталитическая
Вот краткое руководство, которое поможет вам определить, стоит ли вам покупать каталитическую или некаталитическую дровяную печь.
Примечание. Самые эффективные и экологически чистые печи на рынке сегодня сертифицированы EPA 2020 и производят менее 2,5 граммов выбросов в час.
Каталитические печи/Гибридные каталитические печи идеально подходят для серьезных дровяных горелок, которым требуется более длительное горение в течение ночи. Если вы живете в очень холодном климате и/или используете свое устройство в качестве основного источника тепла в своем доме, или если вы являетесь экологически сознательным потребителем и ищете продукт для сжигания древесины с самым низким уровнем выбросов, гибридная каталитическая дровяная печь будет вам лучшим выбором. .
Некаталитические печи хорошо подходят тем, кто ищет простую традиционную дровяную печь. В отношении некаталитических печей следует учитывать, используете ли вы дровяную печь для дополнительного обогрева, не живете ли вы в очень холодном климате или используете дровяную печь только изредка. Кроме того, эти устройства лучше подходят для сдачи в аренду или загородного дома, так как управлять ими очень просто.
Чтобы получить экспертную консультацию о ваших конкретных потребностях в отоплении и о том, как выбрать каталитическую или некаталитическую дровяную печь для вашего применения, обратитесь к местному авторизованному дилеру Regency.
Объяснение технологии – в чем разница между каталитическим, некаталитическим и гибридным?
Разница между некаталитической, каталитической или гибридной каталитической печью заключается в способе сжигания топлива после первоначального сгорания. Каталитические и некаталитические печи сжигают топливо дважды — либо с катализатором, либо с воздушными трубками, тогда как гибридные каталитические печи сжигают топливо трижды — как с технологией воздушных трубок, так и с катализатором.
Что такое некаталитическая дровяная печь?
В некаталитической дровяной печи используются воздушные трубки и перегретый кислород для смешивания и вторичного сжигания газов и твердых частиц, выделяющихся при сжигании древесины. Это приводит к меньшему количеству выбросов и большей эффективности.
Преимущества некаталитических дровяных печей Regency
- Простота эксплуатации
- Высокоэффективный
- Среднее время горения
- 2020 Сертифицировано EPA
- Снижение выбросов на 96 %*
- Ограниченная пожизненная гарантия
Ищете некаталитическую дровяную печь? Ознакомьтесь с серией дровяных печей Regency Classic.
В чем разница между каталитической и гибридной каталитической дровяной печью?
В каталитической дровяной печи используется каталитическая камера сгорания для повторного сжигания газов и твердых частиц, выделяемых горящей древесиной. Эти газы проходят через каталитическую камеру сгорания, которая работает при очень высоких температурах, и сгорают, обеспечивая повышенную эффективность, меньшие выбросы и более длительное время горения.
В гибридной каталитической дровяной печи используются как воздушные трубы, так и каталитическая камера сгорания для трехкратного сжигания газов и твердых частиц, что приводит к чрезвычайно эффективному огню, очень ограниченным выбросам и максимальному времени горения. После первого сжигания газы и частицы горящего дерева смешиваются с перегретым воздухом и сжигаются вторично. После вторичного сгорания оставшиеся газы и твердые частицы направляются через каталитическую камеру сгорания, где они затем воспламеняются в третий и последний раз, удаляя практически все частицы и газы.