Зачем нужен катализатор в выхлопной системе автомобиля – Почему выходит из строя каталитический нейтрализатор — журнал За рулем

Содержание

Автомобильный катализатор и его роль в выхлопной системе

Катализатор имеет удивительно простое устройство, но воздействие его очень велико. Из этой статьи вы узнаете, какие загрязняющие вещества образуются в результате работы двигателя, и как каталитический преобразователь справляется с каждым из них, сокращая выбросы вредных выхлопных газов.

Автомобильные катализаторы

На дороги ежедневно выезжают миллионы автомобилей, и каждый из них - источник загрязнения воздуха. Особенно это чувствуется в крупных городах, где выхлопные газы автомобилей могут создавать большие проблемы.

Каталитический преобразователь или катализатор

Для решения этих проблем каждая страна издает свои законы, которые ограничивают допустимый уровень загрязнения, который может создавать каждая машина. За прошедшее время автопроизводители внесли много улучшений в конструкцию автомобильного двигателя и топливных систем, чтобы соответствовать этим требованиям. Одно из значительных изменений произошло в 1975 году - именно в этом году появилось новое устройство, называемое каталитическим преобразователем (конвертером) или просто катализатором. Работа каталитического преобразователя заключается в преобразовании вредных выхлопных газов в менее вредные прежде, чем они покинут выхлопную систему автомобиля.

Выбросы загрязняющих веществ

В целях сокращения выбросов, современные автомобильные двигатели тщательно контролируют количество сжигаемого ими топлива. Их задача - сохранить соотношение "воздух-топливо" как можно ближе к идеальной точке, называемой стехиометрической. Теоретически, при этом соотношении все топливо сгорит с использованием всего имеющегося в воздухе кислорода. Для бензина стоихиометрический коэффициент - около 14,7:1, что значит, что при сожжении одной единицы бензина будет сожжено 17,4 единицы воздуха. фактически во время езды сгорание топливной смеси немного отличается от идеального соотношения. Иногда смесь может быть бедной (при коэффициенте "воздух-топливо" выше, чем 14,7), или, наоборот, насыщенной (при более низком коэффициенте).

Основные загрязняющие вещества, вырабатываемые двигателем, это:

  • газообразный азот (N2) - воздух состоит на 78 процентов из газообразного азота, и большая часть его проходит сквозь автомобильный двигатель
  • диоксид углерода (СО2) - один из продуктов сгорания. Углерод из топлива соединяется с кислородом воздуха.
  • водяной пар (H2O) - еще один продукт сгорания. Водород из топлива соединяется с кислородом воздуха.

Это выбросы в основе своей не опасны, хотя, как считается, выброс углекислого газа (СО2) способствует глобальному потеплению. Но так как процесс горения никогда не совершенен, небольшое количество гораздо более вредных выхлопных газов выделяется при работе двигателя автомобиля. Именно на снижение их уровня ориентированы каталитические преобразователи:

  • окись углерода (СО) - ядовитый газ без цвета и запаха
  • углеводороды, также известные как летучие органические соединения - один из главных компонентов смога, образуется за счет неполного сгорания топлива
  • оксиды азота (NO и NO2, которые часто объединяют под обозначением NOx) - также являются компонентом смога, а также кислотных дождей, оказывают влияние на слизистую человека.

В следующем разделе мы рассмотрим, какие именно процессы происходят внутри каталитического преобразователя.

Как катализаторы сокращают вредные выбросы в выхлопных газах

Если вспомнить химию, то катализатор - это вещество, которое ускоряет или вызывает химическую реакцию, само не входя в продукты реакции. Катализаторы участвуют в реакции, но не являются не реактивом, ни продуктом реакции. Так, для человеческого организма естественным катализатором многих важных биохимических реакций являются ферменты.

В каталитических преобразователях существуют два различных типа катализаторов: восстанавливающий катализатор и окислительный катализатор. Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим катализатором (обычно это платина, родий и/или палладий). Идея заключается в том, чтобы создать структуру, которая подставляет под поток выхлопных газов максимальную площадь катализатора и свести к минимуму задействованное при этом количество самого катализатора, так как используемые материалы весьма дороги. В некоторых преобразователях даже стали использовать золото с примесью более традиционных катализаторов. Золото дешевле по сравнению с остальными катализаторами, и может повысить степень окисления на 40 процентов, что необходимо для снижения количества вредных газов.

Большинство современных выхлопных систем в автомобилях оснащены тремя каталитическими преобразователями, по одному для каждого из веществ, выброс которых необходимо уменьшить.

Восстанавливающий катализатор - первый этап каталитического преобразователя. Он использует платину и родий чтобы уменьшить выбросы NOx. Когда молекула NO или NO2 встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород - O2. Атом азота же связывается с другим атомом азота, образуя N2.

Окислительный катализатор - второй этап каталитического преобразователя. Он снижает количество несгоревшего топлива и окиси углерода в результате их сжигания (окисления) с помощью таких катализаторов, как платина и палладий. Этот катализатор также помогает СО вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ СО2.

Существуют два основных вида конструкций, используемых в каталитическом преобразователе - это конструкция по типу "соты" и "керамические бусины". Большинство автомобилей используют сотовые структуры.

Следующий раздел посвещен третьей стадии процесса преобразования, и тому, как добиться от своего каталитического преобразователя лучшего результата.

Контроль загрязнения и повышение эффективности выхлопной системы

Третьим этапом преобразования является система управления, которая контролирует поток выхлопных газов и использует эту информацию для управления системой впрыска топлива. Один датчик кислорода установлен выше автомобильного катализатора, то есть ближе к двигателю, чем сам преобразователь. Этот датчик говорит компьютеру двигателя, сколько кислорода содержится в выхлопе. Компьютер двигателя уменьшает или увеличивает количество кислорода в выхлопных газах за счет регулировки количества воздуха, поступающего к топливу. Эта схема позволяет контролировать двигатель компьютера, чтобы убедиться, что двигатель работает на соотношении, близком к стехиометрической точке, а также чтобы убедиться, что в выхлопных газах достаточно кислорода для работы окислительного катализатора для окисления несгоревших углеводородов и СО.

Каталитический преобразователь проделывает большую работу по уменьшению загрязнения окружающей среды, но его производительность может быть существенно улучшена. Одним из недостатков является то, что каталитический преобразователь работает только при достаточно большой температуре. Когда вы только заводите машину, каталитический преобразователь почти не работает.

Простое решение этой проблемы состоит в том, чтобы передвинуть каталитический преобразователь ближе к двигателю. Тогда выхлопные газы, поступающие в каталитический преобразователь, будут более горячими,и он нагреется быстрее, но это одновременно сокращает срок службы конвертера из-за воздействия чрезмерно высоких температур. Большинство автопроизводителей размещает каталитический преобразователь под передним пассажирским сиденьем, достаточно далеко от двигателя, именно для того, чтобы высокие температуры не вредили ему.

Подогрев каталитического преобразователя - хороший способ снижения выбросов. Самый простой способ подогреть катализатор - использование электрических нагревателей. К сожалению, 12-вольтовая электрическая система, установленная на большинстве машин, не может нагреть каталитический преобразователь достаточно быстро. Большинство людей не будет ждать несколько минут, пока нагреется каталитический преобразователь. Гибридные машины имеют большие, высоковольтные батареи, которые могут достаточно быстро нагреть автомобильный катализатор.

Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с сокращением выбросов NOx. Одна из причин в том, что дизельные двигатели сами по себе функционируют в более низком температурном режиме, чем обычные, а преобразователи работают лучше при нагреве. Некоторые ведущие эксперты в области "зеленого" автомобилестроения придумали новую выхлопную систему, которая помогает исправить этот недостаток. Они впрыскивают водный раствор мочевины в выхлопную трубу до того, как газы достигнут преобразователя. При этом возникает химическая реакция, которая уменьшает количество NOx. Карбамид, также известный как мочевина - органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода. Его можно обнаружить в моче млекопитающих и земноводных, что и объясняет такое название. Мочевина реагирует с NOx с получением азота и водяного пара, снижая количество оксидов азота в выхлопных газах более чем на 90 процентов.

Источник: Авто Релиз.ру.

autorelease.ru

Что такое катализатор и зачем он нужен в выхлопной системе

Как правило все начинается банально просто - на панели автомобиля загорается значёк "Check Engine", делается диагностика, и вылазиет ошибка Р0420 или Р0430, что означает - не эффективная работа катализатора. В 99% случаев, это означает, что катализатор отработал своё и его пора менять. Что делать? Есть разные пути в том числе и всякого рода обманки и прошивки. Но Мы придерживаемся мнения, что не зачем уродовать автомобиль и всетаки поменять катализатор на новый, пусть и не оригинальный, тем более, что в настоящее время замена на качественный универсальный катализатор, по деньгам практически соизмерима с установкой пламегасителя вместо катализатора и прошивкой или обманкой.    

Что такое катализатор и зачем он нужен в выхлопной системе?

Катализатор – один из самых дорогих элементов входящий в выхлопную систему автомобиля(стоимость которой достигает 13% стоимости автомобиля), назначение которого дожигание отработанной топливной выхлопной смеси посредством каталитических химических процессов, а именно окислять вредные соединения смеси до менее вредных выхлопов. Катализатор располагается, как правило, в приемной трубе(на коллекторе), но в некоторых выхлопных системах его положение бывает после приемной трубы.

Как работает катализатор в выпускной системе автомобиля?

Составные части катализатора – это стальной корпус, в котором располагается керамический цилиндр с множеством отверстий похожий на пчелиные соты. Каталитический нейтрализатор, так еще называют эту часть системы выхлопа, имеет покрытие на сотах в виде тонкого слоя платиноиридиевого сплава. Этот сплав и способствует окислению выхлопных газов при соприкосновении с его поверхностью. Соты добавляют большую площадь соприкосновения. При данной химической реакции выделяется тепло, которое способствует повышению температуры катализатора, при этом его работа становится еще эффективней. Концентрация выхода окисленных газов соответствует нормам ЕС.

Почему автокатализатор необходим автомобилям?

Автокатализатор – обязательный элемент каждой выхлопной системы автомобиля во всем мире. Потому, что экология планеты земля, мирового уровня важности. Кстати говоря, еще одно название у этого полезного элемента – каталитический конвертер. Конструктивность этой запчасти для выхлопной системы элементарна. Хотя цена катализатора иногда неоправданна, высока! А все потому, что в нем содержится драгметалы: соли платины, родия или палладия. И многие автовладельцы подержанных иномарок испытали это на собственном опыте. Ремонт катализатора дорогостоящая затея. Но современный автомобиль без катализатора просто не поедет как надо, из за сбившихса параметров подачи топлива, получается,

замена автокатализаторапросто необходима? Несомнено ДА! Можно конечно вырезать его и поставить пламегаситель, можно бесконечно ездить с горящей лампочкой "Check-Engine", и не правильными параметрами работы двигателя и уродовать свой автомобиль. Но как показал опыт, в итоге дешевле поменять катализатор на новый, без вмешательства в электронику и ездить как и раньше. В настоящее время нашей компанией используются качественные универсальные катализаторы, установка которых будет дешевле в несколько раз оригинала, а по сроку службы превосходят многие установленные на заводе изотовителе. Сколько будет стоить замена катализатора? На этот вопрос могут ответить специалисты нашего центра установки "Мир глушителей". Обращайтесь к нам, и мы поможем сэкономить вам время и денежные средства!

 

www.katalizator.info

Катализатор автомобильный. Зачем он нужен?

Практически всегда, когда речь заходит о выхлопной системе автомобиля большинство автомобилистов подразумевают только глушитель, а точнее “банку” и трубу, виднеющуюся сзади автомобиля. Или несколько выхлопных труб в зависимости от модели автомобиля.

На самом деле система выхлопа автомобиля включает в себя несколько элементов – это и соединительные трубы, и гофра, и глушитель, и резонатор, и катализатор, о котором собственно и пойдет речь в сегодняшней статье.

Катализатор, или как более правильно называть его в автомобильной среде каталитический нейтрализатор – это достаточно важный элемент системы выхлопа автомобиля. Одной из основных функций, которые на него возложены, это отвечать за очистку отработанных газов, поступающих по трубе в атмосферу.

По обновленным нормам евро стандарта, катализатор является обязательной деталью в автомобилях соответствующих этому стандарту.

Нейтрализатор, не смотря на свой металлический и массивный корпус, достаточно хрупкий элемент системы газаотвода автомобиля, который боится сильных механических повреждений и очень чувствителен к качеству топлива, остатки которого проходят через него.

Поэтому, зачастую эксплуатация в наших условиях способствует более быстрому выходу его из строя. Если, скажем, новый катализатор рассчитан на километраж и в 100 или даже 200 тысяч километров, то при использовании некоторого российского топлива он может быть заменен и  через 30 тысяч километров по причине потери своей эффективности из-за  некачественного бензина.

И так, из чего же состоит каталитический нейтрализатор?

И как он позволяет сократить выбросы?

Как уже было сказано выше, нейтрализатор снижает количество вредных примесей и веществ, выбрасываемых автомобилем в окружающую нас среду. И неважно, будь то катализатор вольво, или любого другого автомобиля, принцип его действия один и тот же.

В отработанном газе присутствуют токсичные элементы, если не использовать в конструкции выхлопной систем катализатор, то они попадают в окружающий нас воздух, которым мы с вами дышим.

Окись углерода, оксид азота, не догоревшие в камере сгорания двигателя углеводороды – все это выбрасывается наружу. Например, оксид углерода по своей химической сущности это газ, не имеющий цвета и запаха, а в большой концентрации способствует сердечным коликам и головным болям. Диоксид азота наоборот имеет и цвет, и запах и в результате действия света получается озон, который накапливается в воздухе благодаря углеводороду, а при наличии влаги трансформируется в густой мутно-серый смог, порой так часто нависающий над городами. Все это происходит “благодаря”  продуктам жизнедеятельности автомобиля.

Основой любого катализатора является металлическая или чаще керамическая сотовая конструкция, чаще просто называемая сотами, за счет схожести по форме с пчелиными сотами. Поверх сот на заводе происходит напыление промышленными драгоценными металлами, чаще всего оно иридиево-платинное, но используются в автопромышленности и палладиевые катализаторы. Продолжение разговора о катализаторах будет в следующей статье.

signsign.ru

Зачем нужен катализатор в глушителе машины?

 

Многие не слишком сведущие автолюбители часто сталкиваются  с информацией о катализаторе, его важности или, наоборот, необходимости убирания из выхлопной системы автомобиля. В этой статье мы расскажем, что собой представляет катализатор, а какая в нем существует необходимость у современных автомобилей.

Катализатор или каталитический нейтрализатор осуществляет очистку выхлопных газов от вредных примесей. Он стал неотъемлемой частью выхлопной системы всех современных автомобилей, которые проходят международную сертификацию. Сам по себе катализатор – не сложная деталь системы выхлопа. Однако стоимость достаточно высока, по сравнению с другими деталями для выхлопа автомобиля. Все дело в составляющих катализатора. Он состоит из слоев родия, платины или палладия. Эти редкоземельные металлы и делают катализатор дорогой деталью. Однако катализаторы подвергаются ремонту, так что не обязательно их менять на новые в случае неисправности.

 

 

Европа каждые пять лет пересматривает нормы экологичности моторов транспортных средств, делая их все жестче и жестче.. соблюдать эти нормы любому двигателю помогает катализатор. Он делает выхлоп мотора более чистым, снижая выпуск вредных газов и СО2 в атмосферу. В Евросоюзе нельзя поставить автомобиль на учет, если он не пройдет техосмотр, на котором проверяют катализатор и нормы выброса СО2 у мотора. Именно поэтому в европейских странах важно поддерживать катализатор в отличном состоянии. На постсоветском пространстве к нормам экологичности относятся попустительски. Поэтому при появлении при выходе из строя катализатор не меняют, а пытаются наладить работу системы выпуска мотора вообще без него.

Основой катализатора может быть керамический блок или металлическая лента. Керамический катализатор будет стоить дешевле металлического, да и распространен он на новых автомобилях больше. Но у керамических катализаторов существует один большой недостаток – их хрупкость. А учитывая состояние российских дорог, этот недостаток может перерасти в большую проблему. Кроме того разогретый керамический катализатор боится воды. Если вы наедите на разогретом двигателе в большую лужу, его керамика может разрушиться.

Катализаторы могут приходить в неисправность по множеству факторов:

—        постоянная заливка в топливный бак этилированного бензина;

—        попадание антифриза в камеру сгорания;

—        применение излишне обогащенной топливной смеси;

—        длительная работа двигателя на холостом ходу.

Подобные факторы являются причиной засорения каналов катализатора. В итоге проходное сечение сужается, катализатор перегревается. От этого может расплавиться алюминиевая термозащита, и создастся пожарная ситуация в моторном отсеке. Но чаще всего это приводило к ремонту самого мотора.

 

 

В Европе существует общепринятый регламент замены старого катализатора на новую деталь. Каждые 100 000 километров во всех автомобилях там меняют катализаторы.

Изъятие катализатора из системы выхлопа возможно не на всех автомобилях. Существуют такие модели моторов, у которых коллектор и катализатор составляют одно целое. Такую систему выхлопа нельзя оставить без катализатора.

motormania.ru

Назначение и расположение катализатора в автомобиле

Практически с самого начала создания автомобиля и до сегодня у конструкторов стоит несколько вопросов, над которыми они постоянно «бьются». Один из этих вопросов – максимальное снижение выбросов вредных веществ в атмосферу, ведь при сгорании топлива в цилиндрах двигателя появляется отработанные газы, которые в своем составе имеют ядовитые элементы. А поскольку эти газы отводятся во внешнюю среду – значит, отравляющие вещества выходят из силовой установки авто постоянно, пока она работает.

Одним из самых действенных способов снижения вредных выбросов авто, который является вполне распространенным – использование каталитического нейтрализатора, в народе называющийся сокращенно катализатором.

Для того чтобы понять, для чего нужен этот нейтрализатор, упомянем немного теории.

Теоретическая часть

Содержание статьи

Устройство автомобильного катализатора

Выхлопной газ, выходящий из цилиндров силового агрегата состоит из многих элементов, выделившихся в результате химической реакции, которой и является горение. Некоторые из этих элементов вполне безвредны, а вот такие как окись углерода (СО), углеводороды (СН) и оксиды азота (NO и NO2) являются достаточно опасными. Чтобы уменьшить их содержание в выхлопе двигателя, ученые решили эти химические соединения еще раз подвергнуть хим. реакции. Для этого им пришлось использовать дорогостоящие металлы — платиноиридиевый сплав, палладий, родий. Вступая с ними в реакцию, вредные химические элементы окисляются, из-за чего после реакции на выходе получаются углекислый газ (CO2) и азот (N2) – вещества вполне безвредные. Конечно, полностью ядовитые элементы катализатор удалить не способен, но значительно уменьшить их – вполне.

Даже стандарты ЕВРО, постоянно ожесточающиеся, подразумевают определенное наличие опасных веществ, которые автомобили не должны превышать. В некоторых странах за экологией следят очень серьезно, поэтому авто, не соответствующие определенным нормам ЕВРО, и не оснащенные катализаторами, продавать и использовать запрещено.

Несколько слов о металлах, которые выступают нейтрализаторами. Они отличаются по химической реакции с вредными веществами. Так, палладий и сплав на основе платины являются окислительными, то есть, при вступлении в реакцию с вредными веществами, они их окисляют, разделяя на безвредные вещества.

Родий же является нейтрализатором восстановительным. Он при реакции оксиды азота восстанавливает до обычного безвредного азота.

На деле все происходит так: выхлопные газы и выпускного коллектора подаются в емкость, где находится специальная бобина с нейтрализующим металлом, проходя через которую, часть вредных веществ химически нейтрализуется, а затем уже выхлопной газ идет дальше – в резонатор и глушитель.

Сейчас все чаще применяются все три металла в одном катализаторе на авто – для улучшенной очистки отработанных газов. То есть, внутри катализатора размещаются одна за другой три бобины, каждая со своим металлом.

Конструкция катализатора

А теперь более подробно об устройстве катализатора. Располагается он зачастую за выпускным коллектором. Состоит он из корпуса, утеплителя и блок-носителя – той самой бобины.

О корпусе особо говорить нечего – герметичная жестяная емкость с двумя выходами для установки ее в систему отвода выхлопных газов. Утеплитель предотвращает просачивание газов мимо блок-носителя. Помимо этого, он сохраняет температуру, необходимую для протекания реакций. Дело в том, что быстрее всего реакции, при которых нейтрализуются вредные вещества проходят при температуре не менее 300 град. Поэтому зачастую нейтрализатор и располагается сразу за коллектором.

Принцип работы катализатора

А вот сами блок-носители по конструкции довольно интересны. Указанные металлы являются очень дорогостоящими, поэтому сделать один блок-носитель полностью из этого металла – удовольствие невыгодное. Поэтому основой для блок-носителя выступает керамика, сделанная в виде сотов. На поверхность этих сотов и наносится слой нейтрализующих металлов. Такая конструкция позволяет не только снизить расход дорогих металлов, но еще и по максимуму увеличить площадь контакта металла с газами.

Некоторые блок-носители состоят из свернутой в рулон керамической ленты с сотами, поэтому в разрезе она похожа на бобину. Но это не всегда так, есть и блок-носители, похожий на сигаретный фильтр, но только значительно увеличенный в размерах.

Работа катализатора

Одной из особенностей использования катализатора на авто является то, что бортовой компьютер следит за его работой. Для этого в систему отвода включены лямбда-зонды. В авто, которое не оснащено катализатором, данный зонд только один и нужен он для определения количества остаточного кислорода в отработанных газах для коррекции работы системы питания.

Расположение катализатора в выхлопной системе. Кислородные датчики — это и есть лямбда-зонды

А вот в машине с каталитическим нейтрализатором таких лямбда-зондов два, первый установлен перед и катализатором и он определяет состав выхлопных газов для системы питания. Второй располагается за катализатором и определяет он состав выхлопных газов уже прошедших дополнительную очистку. После бортовой компьютер сравнивает показания двух зондов.

Если значения будут выравниваться, это укажет на выход из строя катализатора, о чем просигнализирует индикатор «Check engine».

Неисправности каталитического нейтрализатора

Все дело в том, что катализатор не вечен и со временем выходит из строя. Средний срок службы его составляет около 100 тыс. км. Если авто прошло такой километраж, и возникли проблемы с катализатором – это укажет на естественный износ. В таком случае слой нейтрализующих металлов с поверхности керамических сотов выгорел и выхлопные газы уже не очищаются.

Видео: Как пробить катализатор

Однако проблемы с катализатором могут возникнуть и значительно раньше. Виной тому может стать нарушенная работа системы зажигания или питания. По их вине может пройти засорение сотов сажей и другими продуктами горения, после чего работа катализатора нарушается.

Еще причиной поломки катализатора может стать некачественный бензин, особенно это проблема актуальна у нас. Часто для повышения октанового числа в бензин добавляется тетраметилсвинец. Октан он хоть и повышает, но в цилиндрах полностью не сгорает, а выходя из цилиндров – оседает на поверхности сотов блок-носителя, после чего катализатор перестает действовать.

Устранение проблем в работе

Решений проблем, возникших с каталитическим нейтрализатором – несколько. Первая и самая простая – замена катализатора на оригинальный. То есть, обращаетесь к официальным дилерам, они заказывают новый элемент, заменяют его и авто продолжает эксплуатироваться дальше. Но в этом есть одна значительная проблема – стоимость. Сейчас производители авто поступают по-хитрому – зачастую выпускной коллектор выполнен заодно с катализатором. А поскольку сам катализатор – не дешевый, а еще если и добавить коллектор, то и вовсе сумма за ремонт может выйти приличной.

Вторым способом решения проблемы является установка универсального катализатора. При этом восстановление работоспособности авто может обойтись значительно дешевле. Для авто подбирается определенная модель катализатора, подходящая по параметрам автомобиля. Далее неисправный катализатор вырезается из системы отвода выхлопных газов, на его место вваривается новый – универсальный.

Видео: Катализатор и пламегаситель, сравнение до и после, 0-100(120) км\ч Nissan Almera N16 QG15DE

И последний способ восстановления – замена катализатора на пламегаситель. Это самый «варварский» способ. Катализатор с выхлопной трубы вырезается, на его место вваривается пламегаситель, он же предварительный резонатор, который стабилизирует поток выхлопных газов при прохождении через него, но он никаких очистных работ не проводит. После производится перепрошивка бортового компьютера, и проблем с катализатором больше не возникает.

avtomotoprof.ru

Как часто надо чистить катализатор в автомобиле и для чего

Для чего нужен катализатор в автомобиле? Этот вопрос волнует многих владельцев машин, ведь для некоторых моделей стоимость этой детали доходит до 13 % от общей стоимости, а без него автомобиль не перестанет ездить. Разберемся, так ли необходим этот компонент и какой от него прок простому водителю.

Катализатор «дожигает» непрореагировавшие частицы топлива и избавляется от части вредных веществ.

Назначение и устройство катализатора

Можно, не углубляясь в теорию автомобильной техники, с уверенностью сказать, что двигатель автомобиля при работе выделяет вредные для здоровья людей вещества. Чтобы минимизировать вред для окружающей среды, практически все, даже самые дешевые машины, комплектуются катализатором или каталитическим нейтрализатором, который находится в глушителе, на пути выхлопных газов. Катализатор практически полностью избавляет выхлопные газы от:

  • Угарного газа CO, который в больших концентрациях вызывает кислородное голодание организма.
  • Углеводороды, несгоревшие частицы топлива, при вдыхании обладают канцерогенным действием.
  • Оксиды азота, большие концентрации этого вредного вещества во вдыхаемом воздухе вызывают удушье.

Хотите узнать что лучше: 8 или 16 клапанов? Ответ на этот вопрос вы найдете в нашем материале.

Подробности о чип-тюнинге Нивы Шевроле можно узнать здесь.

Что такое катализатор на автомобиле и из чего он сделан

Конструкционно каталитический нейтрализатор представляет собой керамическую подложку в виде сот, на которую нанесены драгоценные металлы. Именно они и являются катализаторами химической реакции. Обтекая соты с катализатором, выхлопные газы после двигателя избавляются от вредных веществ и направляются через глушитель в атмосферу. Все это устройство располагается вертикально, сразу после двигателя, либо горизонтально перед глушителем.

Катализатор создает дополнительное сопротивление, поэтому мощность двигателя несколько уменьшается, по сравнению с максимально возможной.

Для наибольшей эффективности и наименьшей стоимости конструктора стараются установить нейтрализатор как можно ближе к двигателю, где температура выхлопных газов выше. Это позволяет несколько уменьшить площадь сот, что снижает стоимость детали.

Обратной стороной медали является снижение срока службы из-за повышенной температуры керамической подложки.

Подробности об устройстве автомобильного катализатора вы узнаете из этого видео:

Признаки неисправности

Расчетный срок службы катализатора в лучшем случае составляет не более 120 тысяч км. Но его могут сильно уменьшить некачественный бензин и масло, неисправности в двигателе, связанные с впрыском топлива, подачей воздуха или иные, иногда даже механические, повреждения. Вышедшая из строя деталь не только перестает выполнять свою функцию, но и шумит, дребезжит и вибрирует. В случае вертикального расположения нейтрализатора возможно осыпание разрушенных элементов непосредственно в двигатель.

Забитый катализатор может привести к серьезным неисправностям.

Признаки неисправности катализатора в автомобиле легко заметить. Загорается желтый значок «проверьте двигатель». Значит датчик содержания кислорода, установленный сразу после нейтрализатора, фиксирует выход этой величины из нормальных значений. Спустя какое-то время появляются посторонние шумы в районе этой детали, металлический лязг, грохот, вызванный остатками керамической подложки, которая постепенно разрушается. Повышенное содержание вредных веществ в выхлопе автомобиля точно укажет на разрушение катализатора.

При появлении тяжелых отложений на катализаторе, из-за механических повреждений двигателя, вышедших из строя свечей, прогоревших масляных колец керамическая подложка может оплавиться из-за повышенной температуры. После этого сопротивление этой детали многократно возрастает, что мешает двигателю нормально работать. Фактически автомобиль перестает ездить или даже заводиться.

Хорошо проведенная диагностика двигателя перед установкой нового катализатора поможет выявить проблему и исправить ее, чтобы не допустить повторного выхода из строя дорогостоящей детали.

Ремонт нейтрализатора

При полном или частичном разрушении дорогостоящего каталитического нейтрализатора существует несколько путей решения этой проблемы:

  • Замена детали на оригинальную. Проблема в большой стоимости этой детали. Такую замену стоит производить один раз, так как со временем работа двигателя нарушается и катализатор будет все быстрее и быстрее выходить из строя. В случае механических повреждений двигателя абсолютно новый оригинальный нейтрализатор будет сломан за несколько месяцев.
  • Существуют универсальные катализаторы, стоимость которых заметно ниже, а эффект от применения ничем не отличает от оригинального. Многие автосервисы предоставляют услугу замены неисправного катализатора на новый универсальный аналог.

    Замена катализатора имеет смысл, если автомобиль уже не первый раз подвергается такому ремонту.

  • Каталитический нейтрализатор не является основной деталей в машине. Что будет, если убрать катализатор в автомобиле? Многие автовладельцы устанавливают на его место пламегаситель. При этом необходимо установить обманку на лямбда-зонд, измеритель содержания кислорода в выхлопных газах, чтобы его показания соответствовали норме. После удаления катализатора, мощность двигателя несколько увеличивается, что иногда имеет значение для некоторых автомобилистов. При этом автомобиль работает несколько не стабильно и начинает загрязнять окружающею среду.
  • Иногда содержимое нейтрализатора удаляют, оставляя корпус на прежнем месте или заменяя на участок магистральной трубы. На некоторых автомобилях после это операции появляется специфический шум, т.к. корпус катализатора резонирует и сильно шумит. Замена на пламегаситель выглядит более предпочтительной.

Иногда бывает, что использование не совсем качественного топлива или масла вызвали загрязнение поверхности керамических сот, или повреждения двигателя вызвали появление нагара или отложений на них. Если при этом катализатор перегрелся, то происходит оплавление керамической подложки и выход из строя детали. В данном случае никакая промывка катализатора автомобиля не поможет. При сохранении целостности конструкции необходимо устранить причины загрязнения. После починки двигателя нейтрализатор сам очиститься за счет потока дымовых газов и температуры, поэтому в промывке также не будет необходимости.

Загрязненный катализатор является симптомом неисправности двигателя, без ее решения замена этой детали ничего не даст.

Специфика эксплуатации автомобилей в России при низком качестве топлива и долгом сроке использования приводит к массовому переходу на пламегасители или использованию лома для удаления внутренностей нейтрализатора. Это плохо сказывается на состоянии окружающей среды и попросту вредит людям на закрытых подземных паркингах. До повсеместного перехода на качественный бензин эта практика будет общераспространена, потому что многие автолюбители не могут покупать оригинальный или даже универсальный катализатор несколько раз в год.

О том, что еще может привести к быстрому износу катализаторов, узнайте из этого ролика:

Итог

Замена нейтрализатора на оригинальный оправдан только на новом автомобиле, при уверенности владельца в исправной работе двигателя. После нескольких лет активной эксплуатации или на поддержанных машинах катализатор лучше заменять на универсальный. Через еще несколько лет поможет только установка пламегасителя или удалению внутренностей нейтрализатора, т.к. соты будут постоянно забиваться.

Дорогие читатели! Мы постоянно пишем актуальные и интересные материалы на наш интернет-журнал ПроКроссовер, подписывайтесь на наш канал в Яндекс-Дзен!
Дорогие читатели! Мы постоянно пишем актуальные и интересные материалы на наш интернет-журнал ПроКроссовер, подписывайтесь на наш канал в Яндекс-Дзен!

procrossover.ru

Что такое катализатор и как он работает?

На протяжении многих лет автопроизводители создают много усовершенствований в автомобильных двигателях и топливных системах, чтобы идти в ногу со временем и, безусловно, с законами, направленными на улучшение экологической ситуации на фоне выбросов автомобилей. Одно из кардинальных таких усовершенствований произошло в 1975 году с интересным устройством под названием катализатор. По сути работа катализатора заключается в преобразовании вредных веществ в менее вредные выбросы, прежде чем они покинут выхлопную систему автомобиля.

Так выглядит каталитический нейтрализатор

Катализатор - это удивительно простое устройство, однако, оно оказывает невероятно большое влияние на экологию нашей планеты. В этой статье Вы узнаете, какие загрязняющие вещества производятся двигателем, что такое катализатор и как катализатор работает, имея дело с каждым из этих загрязняющих веществ, чтобы помочь уменьшить выбросы из транспортных средств.

Какие загрязнения производит автомобиль?

В целях сокращения выбросов, современные автомобильные двигатели тщательно контролируют количество сгораемого в нём топлива. Они пытаются сохранить соотношение воздух-топливо очень близким к стехиометрической точке, которая является идеальным соотношением воздуха к топливу. Теоретически, при таком соотношении, всё топливо будет сожжено, используя весь кислород из поглощаемого воздуха. Для бензина стехиометрическая точка составляет около 14.7:1 - это означает, что на каждый литр бензина будет сожжено 14,7 граммов воздуха. Смесь топлива на самом деле колеблется от идеального соотношения совсем немного во время работы двигателя. Иногда смесь может быть бедной (соотношение воздух-топливо выше, чем 14,7), а в других случаях смесь может быть обогащённой (соотношение воздух-топливо ниже, чем 14,7).

Основными веществами в выхлопных газах двигателя автомобиля являются:

  • Азот (N2) - воздух на 78 процентов состоит из газообразного азота, и большая часть этого азота проходит прямо через двигателя автомобиля и выходит, не вступив ни с чем в химическую реакцию.
  • Углекислый газ (CO2) - это один из продуктов сгорания бензина.
  • Водяной пар (h3O) - и ещё один продукт сгорания.

Эти выбросы, в основном, доброкачественные и не вредят атмосфере и экологии, хотя выбросы углекислого газа, как полагают, способствуют глобальному потеплению. Поскольку процесс сгорания никогда не совершенен, также в автомобильных двигателях производятся некоторые меньшие количества более вредных выбросов. Катализаторы предназначены как раз для снижения содержания именно этих выбросов, а, точнее, трёх самых объёмных и самых вредных:

  • Окиси углерода (СО) - это ядовитый газ без цвета и запаха.
  • Углеводородов (HC) и летучих органических соединений (ЛОС) - они являются одними из основных компонентов видимого нами дыма, который выходит при работе двигателя из выхлопной трубы автомобиля и производятся в основном из испарившегося, несгоревшего топлива.
  • Оксидов азота (NO и NO2, вместе называемые NOx) - они являются также "соавторами" белого дыма, а ещё оксиды азота нередко провоцируют кислотные дожди, которые вызывают раздражение слизистых оболочек человека.

Кстати, знаете ли Вы, что, согласно исследованиям, даже новые модели двигателей газонокосилок выбрасывают в воздух в 93 ​​раза больше образующих смог выхлопов, нежели новые модели автомобилей в случае аналогично производимой работы? Это не удивительно, ведь законов, регулирующих выхлопы газонокосилок, не существует ни в России, ни во многих других странах. Тем не менее, введение таких законов только в США (именно там проводилось исследование) может снизить выбросы на эквивалент до 800 000 автомобилей в день, и это впечатляющие цифры.

Как работает катализатор?

Понятие "катализатор" пришло к нам ещё из химии школьной программы, давайте вспомним - катализатор представляет собой вещество, которое вызывает ускорение химической реакции, и при этом сам катализатор в этой реакции не участвует. Точнее, катализаторы прямо участвуют в реакции и влияют на время её течения, но не являются ни реагентом, ни продуктом реакции, которую они катализируют. В человеческом организме ферменты являются по аналогии естественным катализатором, отвечающим за многие необходимые биохимические реакции.

Вообще, каталитический нейтрализатор состоит из двух различных типов катализаторов в своей работе: катализатора восстановления и катализатора окисления. Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим каталитиком, обычно платиной, родием и/или палладием. Идея заключается в том, чтобы создать структуру, которая предоставляет максимальную площадь поверхности катализатора в потоке выхлопных газов, а также свести к минимуму требуемое количество катализатора, поскольку материалы для него чрезвычайно дороги. Некоторые из новейших преобразователей даже начали использовать золото, смешанное с более традиционными катализаторами. Золото, кстати, стоит даже дешевле, чем другие перечисленные материалы, но может привести к увеличению окисления.

Большинство современных автомобилей оснащено трёхкомпонентными каталитическими нейтрализаторами. Это означает, что они помогают уменьшить количество выбросов трёх самых вредных веществ, перечисленных немного выше в содержимом выхлопов.

Катализатор восстановления является первым этапом каталитического нейтрализатора. Он использует платину и родий, чтобы помочь уменьшить выбросы NOx (оксидов азота). Когда молекулы NO или NO2 вступают в контакт с катализатором, то последний расщепляет его на два компонента, отщепляя атом азота из молекулы и освобождая кислород в известной нам формуле O2. Атомы азота, в свою очередь, вступают в связь с другими атомами азота, которые также производятся катализатором, образуя химический элемент N2 (абсолютно безвредная молекула азота). В виде химической формулы это можно проиллюстрировать таким образом:

  • 2NO => N2 + О2 или 2NO2 => N2 + 2*O2

Катализатор окисления является вторым этапом каталитического нейтрализатора. Он уменьшает количество несгоревших углеводородов и окиси углерода при окислении их в катализаторе за счёт платины и палладия. Этот катализатор способствует реакции СО и углеводородов с кислородом в выхлопных газах. Например:

 

Как работает катализатор? (кликните для просмотра)

Есть два основных типа конструкций, используемых в каталитических нейтрализаторах - сотовые и керамические. Большинство автомобилей сегодня используют сотовую структуру.

Третий этап работы катализатора заключается в системе управления, которая контролирует поток выхлопных газов и использует эту информацию для управления системой впрыска топлива в двигатель. Существует кислородный датчик, установленный выше по потоку до катализатора (то есть он ближе к двигателю, чем катализатор). Этот датчик сообщает бортовому компьютеру двигателя, сколько кислорода содержится в выхлопе. Компьютер может увеличить или уменьшить количество кислорода в выхлопных газах, регулируя соотношение воздух-топливо, поступаемое в цилиндры двигателя. Эта схема управления позволяет компьютеру двигателя убедиться, что двигатель работает на близкой к стехиометрической точке, а также что в выхлопе остаётся достаточное количество кислорода, чтобы окисление катализатора позволяло сжигать несгоревшие углеводороды и окись углерода.

Каталитический нейтрализатор делает большую работу по снижению загрязнения, но он всё ещё может быть значительно улучшен. Тем не менее, одним из самых больших его недостатков является то, что он работает только при достаточно высокой температуре. Когда Вы только начинаете прогревать свой автомобиль в холодную или тёплую погоду, каталитический нейтрализатор практически ничего не делает, чтобы уменьшить загрязнение в выхлопных газах.

Есть простое решение этой проблемы, которое состоит в перемещении катализатора ближе к двигателю. Это означает, что более горячие выхлопные газы достигнут катализатора, и он нагреется быстрее, но это также может уменьшить срок службы нейтрализатора, подвергая его воздействию очень высоких температур. Большинство автопроизводителей позиционируют каталитический преобразователь под передним пассажирским сиденьем - достаточно далеко от двигателя, чтобы поддерживать температуру такого уровня, который не будет вредить ему.

Расположение катализатора в автомобиле

Также хорошим способом для сокращения выбросов является предварительный нагрев каталитического нейтрализатора. Самый простой способ для достижения такой цели заключается в использовании электрических нагревателей сопротивления. К сожалению, 12-вольтовые электрические системы на большинстве автомобилей не обеспечивают достаточно энергии или мощности для нагрева каталитического нейтрализатора достаточно быстро. Большинство людей не будут ждать несколько минут, пока каталитический нейтрализатор нагреется. А вот гибридные автомобили, которые имеют в наличии большие высоковольтные блоки батарей, могут обеспечить достаточно энергии, чтобы разогреть каталитический нейтрализатор очень быстро.

Катализаторы в дизельном двигателе работают гораздо хуже в сокращении выбросов NOx. Одной из причин этого является то, что дизельные двигатели имеют более низкую рабочую температуру, чем бензиновые двигатели, и катализатор в целом в дизельном двигателе работает хуже, поскольку он меньше нагревается. Некоторые из ведущих экспертов экологических авто придумали новую систему, которая помогает бороться с этим. Они используют мочевину в решении этой проблемы: прежде чем оксиды азота уходят в катализатор, их принудительно испаряют и смешивают с выхлопом и затем создают химическую реакцию, которая приведёт к сокращению выбросов NOx. Мочевина, также известная как карбамид, представляет собой органическое соединение, изготовленное ​​из углерода, азота, кислорода и водорода. Мочевина содержится в моче млекопитающих и земноводных. Мочевина реагирует с NOx, производя в результате реакции азот и водяной пар и утилизируя более 90 процентов оксидов азота в выхлопных газах.

howcarworks.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о