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 автомобиля

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:

  1. Керамические – используют механический способ очистки выхлопных газов. Состоят из керамических пластин, покрытых драгметаллами. Максимальный ресурс работы этого вида – 100 тысяч километров. Однако при плохом качестве топлива его замена требуется уже после 70–80 тысяч километров пробега.
  2. Металлические – их начинка состоит из металлических сот, обладающих повышенной упругостью. Конструкция таких деталей надёжная и более прочная, по сравнению с керамическими катализаторами.
  3. Спортивные – самые надёжные модели, но при этом имеющие высокую стоимость. Изготовлены из металла, но обладают большей пропускной способностью, нежели два предыдущих варианта.
Устройство катализатора

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.

Автомобильный катализатор

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.
Схема катализатора

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:

  1. Выхлопные газы по входному патрубку направляются внутрь детали и попадают на керамический блок, заполняя ячейки.
  2. Металлы-катализаторы окисляют несгоревшие углеводороды и угарный газ.
  3. Восстановительный металл родий нейтрализует оксид азота и превращает его в безвредное вещество.
  4. Через выходной патрубок в атмосферу выводится чистый газ.

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.

Для чего скупают

Каталитический нейтрализатор – одна из деталей, продолжающих интересовать потребителя даже по окончании срока службы. В интернете всё чаще встречаются объявления о скупке автомобильных катализаторов многочисленными бизнесменами. Причина этому – содержание в детали напыления из драгоценных металлов.

Количество драгметаллов зависит от модели и массы катализатора. В среднем показатели следующие:

  • Серебро – от 5,5 до 15 г;
  • Палладий – от 0,05 до 4,95 г;
  • Платина – от 0,1 до 1 гр.
Отработанные катализаторы

Отработанные катализаторы скупают из-за содержания в них в малом количестве драгоценных металлов

Извлечение из деталей драгоценных металлов – технологически сложный и невыгодный в домашних условиях процесс. Сделать это можно только в больших объёмах с применением специального оборудования и реагентов.

Из чего делают катализатор автомобильный

Незаменимые в быту и хозяйственной деятельности человека автомобили представляют наибольшую опасность для среды обитания человека. Вредное воздействие продуктов сгорания автомобильных двигателей имеет глобальные и локальные последствия:

Предлагаем ознакомиться  Как можно добыть металл

  • Глобальные. Толщина и площадь озонового слоя, защищающего Землю от космических излучений, за последние десятилетия катастрофически уменьшилась, что в перспективе создает опасность для существования человечества.
  • Локальные. В мире есть еще немало территорий с чистой экологией. Но это никак не касается городов, где уже сегодня дышать чистым воздухом практически невозможно.

Как в этих процессах участвуют наши автомобили? Самым непосредственным образом! Их доля в загрязнении окружающей среды составляет не менее 70%. Всего за один год эксплуатации среднестатистический автомобиль выбрасывает в атмосферу:

  • 135 кг окиси углерода;
  • 25 кг оксидов азота;
  • 20 кг углеводородов;
  • 4 кг двуокиси серы;
  • 1,2 кг твердых частиц;
  • до 10 кг бензопропилена.

Всего получается не менее 12 миллионов тонн веществ, которые уничтожают не только среду обитания человека, но и разрушают защитный озоновый слой планеты. С каждым годом количество автомобилей увеличивается, что в перспективе не сулит ничего хорошего.

В связи с этим на международном уровне приняты стандарты качества топлива и количества вредных веществ, попадающих в атмосферу в процессе его сгорания в автомобильном двигателе. С 2005 года в странах Евросоюза установлен экологический стандарт Евро-5 для всех производимых транспортных средств. В России переход на стандарт Евро-4 осуществлен в 2015 году.

Принцип работы

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор действует следующим образом:

  • исходящие из цилиндров двигателя внутреннего сгорания выхлопные газы заполняют покрытые платиной и палладием ячейки, размещенные в керамических блоках;
  • металлическое покрытие ячеек инициирует химическую реакцию, в результате которой происходит преобразование несгоревших углеводородов в водяной пар, а угарный газ превращается в углекислый;
  • проходя через покрытые родием ячейки, оксид азота распадается на нейтральный азот и кислород;
  • результат – из выхлопной трубы наружу поступают полностью очищенные от вредных компонентов газы.

Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то совместно с катализатором работает сажевый фильтр.

Признаки неисправного катализатора

Рабочий ресурс автомобильного каталитического нейтрализатора, как уже отмечалось выше, примерно 150 тысяч километров. В процессе эксплуатации деталь постепенно выгорает, и чем хуже топливо, тем происходит это быстрее. Дело в том, что искусственные присадки в плохом бензине способствуют повышенному нагреванию топлива, и соты катализатора оплавляются и забиваются.

Забитые соты

Выработавший свой ресурс катализатор подлежит замене

Неисправность катализатора фиксирует лямбда-зонд, и на приборной панели выскакивает ошибка «CHECK ENGINE» (Проверить двигатель). При низкой эффективности работы катализатора вследствие его засорения на панели может высветиться ошибка «Р0420». Кроме того, симптомами выхода из строя детали являются:

  1. Дребезжание и вибрация под днищем автомобиля. Если при разгоне или перегазовке слышен лязг, значит, детали внутри корпуса катализатора осыпались, или деталь сдвинулась с места.
  2. Снижение динамики двигателя. Автомобиль медленно разгоняется. Как будто его удерживают сзади. Это говорит о том, что соты частично забиты.
  3. Временное отсутствие тяги на высоких оборотах.
  4. Трудности с запуском двигателя. При полной поломке катализатора автомобиль глохнет сразу после запуска.
  5. Сизый оттенок выхлопов с едким, удушливым запахом – этот признак говорит о значительном разрушении или оплавлении сот.
  6. Повышение расхода топлива. Этот признак неоднозначен и может свидетельствовать о других проблемах. К примеру, расход бензина увеличивается, если забиты топливные форсунки.

Все эти признаки свидетельствуют о том, что узел пока работает, но соты частично оплавлены и пропускная способность их снижена. Если продолжить эксплуатацию автомобиля в этой ситуации, мотор может перестать заводиться.

Предлагаем ознакомиться  Какой металл в катализаторе автомобиля

Для керамических катализаторов:

  • Удар, например, о камень (достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты рассыпались);
  • Попадание воды на раскаленный катализатор, например, если заехать в лужу на прогретой машине (также может привести к тому, что соты рассыпятся);
  • Неисправность в системе зажигания. Если при пуске двигателя не происходит воспламенение, то топливо может попасть в приемную трубу, а затем и в катализатор и при пуске двигателя бензин может взорваться в катализаторе (что также может привести к тому, что соты рассыпятся);

Для всех катализаторов:

  • некачественный и этилированный бензин;
  • плохое состояние маслосъемных колпачков (попадание масла в катализатор);
  • попадание в катализатор антифриза или “левых” технических жидкостей для промывки топливной системы;
  • переобогощенная топливно-воздушная смесь;
  • долгая работа двигателя на холостом ходу.
  • Автомобиль начинает “тупить”, ухудшаются динамические характеристики, автомобиль перестает “тянуть”, плавают обороты на холостом ходу, катализатор может раскалиться докрасна (катализатор забился, т.е. снижена пропускная способность отработавших газов);
  • Характерный звон и дребезжание (соты катализатора рассыпались).

Катализаторы не подлежат ремонту, а только замене на “родной”, либо на универсальный аналог. Также возможна замена катализатора на пламегаситель. 

Устройство

Нейтрализатор всегда расположен после выпускного коллектора двигателя. В его состав входит:

  • изготовленный из металла корпус с патрубками на входе и выходе;
  • монолитный керамический блок, представляющий собой пористую структуру с многочисленными ячейками, обеспечивающими максимально большую площадь рабочей поверхности, с которой соприкасаются отработанные газы;
  • каталитический слой, состоящий из редкоземельного палладия, иридия и благородной платины, а в некоторых моделях и менее дорогостоящего золота;
  • теплоизоляционный металлический кожух, защищающий устройство от механических повреждений.

Катализатор предназначен для нейтрализации трех вредоносных компонентов выхлопных газов:

  • ядовитых окислов азота, которые участвуют в образовании смога, провоцируют кислотные дожди;
  • угарного газа, смертельно опасного для человеческого организма;
  • канцерогенных углеводородов.

Как проверить катализатор и понять, что он вышел из строя

katalizator_avto.jpg

Не все водители знают, как проверить катализатор авто. У каталитического нейтрализатора существуют три состояния:

  • рабочее;
  • нерабочее;
  • полурабочее.

Если катализатор работает исправно, автомобиль ведет себя аналогично и без нареканий. На приборной панели отсутствует индикация о неполадках в работе двигателя. Автомобиль можно эксплуатировать по назначению.

Если катализатор полностью нерабочий, автомобиль начинает дольше заводиться, глохнуть сразу после пуска. При забитом нейтрализаторе очень проблематичен вывод выхлопных газов.

Понять этот признак можно, если при старте и работе двигателя на холодную из выхлопной трубы выходит минимальное количество отработанных газов.

Зачем нужен катализатор в авто и какие ошибки могут вывести его из строя
Первый сигнал неисправности — малое количество дыма из выхлопной трубы

Самым сложным в диагностировании является полурабочее состояние катализатора. Автомобиль начинает вести себя некорректно:

  • периодически пропадает тяга на высоких оборотах;
  • двигатель запускается хуже;
  • ухудшается реакция при нажатии на педаль газа – при упоре акселератора в пол обороты двигателя медленно растут, не достигая отсечки, из-за чего увеличивается расход топлива.

Проверить работоспособность катализатора каждый автовладелец может самостоятельно или обратившись в сервисный центр. Существуют 3 метода проверки работоспособности детали:

  1. Визуальный осмотр корпуса. Деформация корпуса всегда говорит о частичной или полной неисправности катализатора. В этом случае катализатор необходимо снять и посмотреть на просвет. На некоторых моделях осмотр без вскрытия корпуса провести нельзя.
  2. Противодавление. Проверку можно провести с помощью манометра и присоединённой к нему трубки-переходника. Манометр ставят на место лямбда-датчика и заводят двигатель на 2,5–3 тысячи оборотов на 15 секунд. В среднем нормальные показатели давления 0.3 кг/см2 и 0.35 кг/см2 для доработанных двигателей. Показатели 0,5 кг/см2 и выше свидетельствуют о проблемах с катализатором.
  3. Диагностика мотор-тестером. Такой вариант диагностики возможен при наличии специального оборудования. Прибор подключают вместо свечей зажигания и снимают данные во время старта двигателя.
Диагностика автомобиля

При наличии специального оборудования провести диагностику можно и самостоятельно

Металлические

Это дорогостоящие катализаторы, в процессе производства требуют сложного технологического оборудования. В результате устройство не подвержено механическим воздействиям, колебаниям температуры. Металлическая передняя часть блока может служить нагревательным элементом. Тонкие стенки несущего материала обеспечивают невысокое аэродинамическое сопротивление, что позволяет использовать катализатор во всех разновидностях техники, в том числе повышенной мощности. Среди преимуществ – пониженный расход топлива и длительный срок эксплуатации.

Зачем удаляют катализатор

Идеальное решение при выходе катализатора из строя – его замена новым. Однако не всем по карману покупка новой, оригинальной детали, стоимость которой около 50 тысяч рублей. Альтернативный вариант китайского производства обойдётся в 10 тысяч. Но и такие расходы для некоторых автовладельцев неприемлемы, поэтому они решают удалить каталитический нейтрализатор полностью и вварить пустой пламегаситель (резонатор).

Предлагаем ознакомиться  Цвет апатита

Многие водители решают удалить катализатор, полагая, что он «душит» двигатель. После удаления детали мотор, действительно, начинает работать лучше, ведь ничто не мешает выходить отработанным газам наружу. Но автомобиль становится активным загрязнителем атмосферы. На таком автомобиле нельзя выезжать за границу, поскольку он не соответствует экологическим стандартам Евро-3.

Удаление катализатора

Некоторые водители считают, что можно вполне обойтись без катализатора

Из чего делают катализатор автомобильный

В автомобилях, выпущенных по стандартам Евро-3, удаление катализатора потребует прошивки электронного блока управления. Без этой процедуры электронный мозг автомобиля не даст двигателю работать. Прошивку обновляют до версии, в которой каталитический нейтрализатор не задействован. Как вариант, устанавливают эмулятор сигнала кислородного датчика, и в этом случае можно обойтись без перепрограммирования ЭБУ.

Некоторые автовладельцы удаляют только внутреннюю часть катализатора, оставляя на прежнем месте его корпус или заменяя «бочку» на часть магистральной трубы. Некоторые автомобили после такой процедуры начинают издавать во время движения характерный шум, поскольку корпус катализатора становится резонатором. В этой ситуации установка вместо катализатора пламегасителя выглядит более рациональной.

Керамические катализаторы

Наиболее популярная сотовая конструкция, которая устанавливается на большинстве современных моделей автомобилей. Керамическая поверхность покрывается перечисленными выше благородными и редкоземельными металлами, которые активизируют свои каталитическое свойства под воздействием тепла. Срок службы керамического устройства в Европе не превышает 120 000 км.

Это обстоятельство несколько смущает покупателей подержанных автомобилей. Но ввиду низкого качества бензина отечественного производства замену катализатора придется апроизвести после пробега максимум 80 000 км. Керамика – материал хрупкий и поэтому тряска наших дорог на ее целостности отражается самым негативным образом.

Промывка катализатора автомобиля своими руками

Мастера СТО в один голос утверждают, что катализатор не подлежит ремонту, и единственный способ восстановления его работоспособности – это замена новым. Отремонтировать отработавший свой ресурс узел действительно невозможно. Стоит помнить, что данная деталь является расходной и рано или поздно подлежит замене.

Однако если катализатор просто забился, продлить срок его эксплуатации поможет очистка или промывка. Сделать это можно самостоятельно, не обращаясь к дорогостоящим специалистам.

Раствор для промывки

Промывку катализатора каждый водитель может произвести своими силами

Чем и как промыть

С задачей промывки засорённого катализатора хорошо справляется жидкость для карбюраторов или этанол. Процедуру проводят в пластмассовой таре. Катализатор снимают с автомобиля, проверяют на предмет сильных повреждений и приступают к очистке.

Соты обильно поливают очищающей жидкостью, затем деталь заворачивают в несколько слоёв ткани и вертикально устанавливают в пластмассовую тару. Через 30 минут соты промывают струёй горячей воды.

После промывки водой катализатор продувают для проверки проходимости сот. Если воздух проходит с трудом, деталь снова поливают жидкостью и промывают водой. После полной очистки деталь хорошо продувают сжатым воздухом и тщательно просушивают мощным феном.

При критическом загрязнении процедуру приходится повторить 3–4 раза или воспользоваться более агрессивным средством. Для промывки берут керосин и разводят его в пропорции 4:1 растворителем 646 или ацетоном. В полученный раствор катализатор погружают на сутки, затем продувают или проводят описанную выше чистку аэрозолем для карбюраторов и промывку.

Как не нужно проводить процедуру

Некоторые народные умельцы, с целью экономии времени, применяют «варварский» способ восстановления работоспособности катализатора. Они просто пробивают в детали отверстия, чтобы вернуть мощность работы двигателю.

Такой способ прочистки полностью выводит катализатор из строя. Уровень шума при движении автомобиля повышается, загрязнение выхлопов становится максимальным. Стоит помнить, что эксплуатация автомобиля с неработающим катализатором приводит к различным проблемам с двигателем.