Что такое катализатор

Отказ катализатора (каталитический нейтрализатор) — почему катализаторы выходят из строя?

Автомобильный каталитический нейтрализатор подвергается очень тяжелым рабочим условиям. Выхлопная система вибрирует во время работы, и при движении по неровной поверхности возникает дополнительная вибрация.

Катализатор подвергается очень высоким тепловым перегрузкам. Выхлопные газы двигателя достигают температуры до 600 градусов по Цельсию (в зависимости от скорости и долговечности вождения), а с другой стороны, на его корпус влияет температура наружного воздуха (минус зимой). Кроме того, из-за расположения под автомобилем он подвержен механическим повреждениям и коррозии.

Катализатор обладает определенной прочностью. Каталитически активное покрытие стареет в процессе эксплуатации. Трудно определить, когда это произойдет. Тем не менее можно предположить, что он колеблется от 180 до 200 тысяч. км пробега.

Однако существует ряд факторов, которые могут значительно сократить технический срок службы катализатора.

И чаще всего они являются причиной его отказа и, следовательно, необходимости замены. Например:

• Въезд на машине в глубокую лужу. Катализатор нагревают до температуры нескольких сотен градусов по Цельсию через выхлопные газы. Попадание воды вызывает ее ударное охлаждение и усадку металлического корпуса. Это, в свою очередь, сжимает вставку внутри катализатора и измельчает ее.
• Отказ системы зажигания, вызывающий выпадение зажигания. В зависимости от конструкции и возраста автомобиля это может быть связано с повреждением высоковольтных проводов, купола устройства зажигания, распределительного пальца или отдельных катушек зажигания. Несгоревшие остатки топлива попадают на катализатор и вызывают его разрушение.
• Неправильно установленный момент зажигания — слишком длительная задержка зажигания приводит к повышению температуры в катализаторе примерно до 1000 ° C, что приводит к его разрушению.
• Старение двигателя, связанное с износом поршневых колец, вызывает сгорание моторного масла и попадание его остатков в катализатор. Порошок, образующийся после сгорания моторного масла, закупоривает каналы катализатора.
• Частая / подавляющая езда по городу — значительно сокращает срок службы катализатора.
• Неправильно отрегулированная газовая установка — также вызывает ускоренный износ этого элемента
• Механические повреждения — столкновение днища автомобиля с выступающим элементом может привести к вмятине корпуса и повреждению внутренней вставки.

Можно ли обойтись без катализатора

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

Плюсы:

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

Минусы:

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

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

Что делать с поломанным металлическим катализатором?

Вышедший из строя нейтрализатор можно с лёгкостью заменить новым устройством. В данном случае специалисты СТО предлагают несколько вариантов решения проблемы:

• Попробовать очистить катализатор специальными веществами. Данная процедура может быть применена только в случае незначительного загрязнения детали. На практике она применяется реже остальных.
• Установить новый оригинальный катализатор или его аналог – «универсальный». В данном случае разницы существенной совершенно нет. Стоит оригинальная деталь в разы дороже универсальной, а эффект от работы обеих не имеет различий.
• Установить «обманку» — пламегаситель. Часто именно этим способом пользуются многие автолюбители, ведь это намного дешевле. Но данное устройство не обеспечивает очищение выхлопных газов, а лишь способствует подавлению шума и выступает имитацией катализатора для системы автомобиля.

Но что же делать со старой деталью? Выход есть – сдать металлический катализатор в Москве в точку приёма вторсырья. Это выгодное предложение, которое сможет покрыть часть затрат на замену. Отработанные катализаторы имеют высокую стоимость из-за наличия в них ценных металлов: золота, меди, палладия, платины, родия и т.д.

Например, за катализатор отечественного производства можно выручить порядка пяти тысяч рублей за килограмм сырья, а вот иностранный аналог будет стоить дороже. За один килограмм зарубежного катализатора продавец имеет возможность получить до 30 тыс. рублей за аналогичный вес.

Стоимость зависит от нескольких факторов:

• Отсутствия механических повреждений;
• Степени загрязнённости;
• Страны производителя;
• Года выпуска;
• Степени износа;
• Длительности эксплуатации и т.д.

Но самым главным приоритетом будет все же основа катализатора. Металлические изделия имеют большую ценность и охотно принимаются в пунктах приёма вторсырья.

Строение катализатора?

Катализатор состоит из четырех основных элементов:

1. Корпус — металлический, продолговатый ящик, обычно в форме цилиндра (или более сплющенный) с теплоизоляцией. С передней части автомобиля к нему присоединена выхлопная труба, которая собирает выхлопные газы из выпускного коллектора. Еще одна трубка выходит из катализатора, которая подводит очищенный выхлопной газ к глушителю.
2. Носитель — это внутренняя структура с сотовым сечением, состоящая из тысяч каналов, позволяющих поток выхлопных газов. Он изготовлен из металла (металлическая опора) или керамики (керамическая опора, чаще всего из силиката магния и алюминия).
3. Промежуточное покрытие — оно пористое и покрывает всю поверхность каналов на подложке. Его задача — обеспечить хорошие условия для следующего покрытия.
4. Каталитически активное покрытие — изготовлено из элементов, предназначенных для вступления в химические (каталитические) реакции с вредными компонентами выхлопных газов и нейтрализации их до веществ, безвредных для окружающей среды. Это самая дорогая и самая важная часть катализатора.

Каталитически активное покрытие покрыто редкими и дорогими элементами. Например, типичный трехходовой катализатор использует платину, родий и палладий. И теперь мы знаем, почему катализаторы были украдены или почему они были куплены. Извлекать из них платину после серии процедур.

Ранее мы упоминали, что катализаторы в дизельных и бензиновых автомобилях немного отличаются.

• Окислительные катализаторы — уменьшают количество оксидов углерода и углеводородов, а также твердых частиц в выхлопных газах
• Трехходовые катализаторы — окисляют оксиды углерода и углеводороды и восстанавливают оксиды азота в автоцистернах

Где в машине установлен катализатор? Чаще всего десятки сантиметров позади выпускного коллектора. Есть еще один метод, так называемые картриджи, устанавливаемые в выпускном коллекторе.

Более новые автомобили, которые соответствуют строгим стандартам выбросов, используют два или три катализатора.

Замена катализаторов

Что такое катализатор?

Катализатор — это прибор, с помощью которого очищается выхлоп автомобиля

Каталитический нейтрализатор (КН) является важной составляющей любого автомобиля, на данный момент он устанавливается на все автомобили от класса Евро 2 до Евро 5

Это устройство по своему внешнему виду очень похоже на глушитель или резонатор. Внутри катализатора находятся так называемые «соты» — это специальные отверстия, покрытые достаточно дорогими металлами. Выхлоп проходит сквозь эти отверстия и начинает происходить определенная химическая реакция, благодаря которой вредоносный газ очищается, тем самым, загрязняя окружающую среду меньше.

Виды катализаторов

Разделяют несколько видом каталитических нейтрализаторов. 

• Катализатор обманка. Это новое изобретение, которое во много раз дешевле своих аналогов. Были проведены тестирования данных катализаторов, и в ходе анализа было доказано, что такой вид катализаторов работает дольше, чем изделия из керамики или металла.
• Катализатор из керамики. Данный вид катализаторов отличаются более доступной ценой, так как они выполнены из керамического материала. Их недостатком является то, что со временем КН сильно забиваются и, так или иначе, будет нужна замена на новый катализатор.
• Катализатор из металла. Это долговечное и прочное устройство, выполненное из металла. Они являются достаточно дорогими, но зато качественными. Почти все автомобили иностранных брендов создают автомобили именно с металлическим катализатором.

Как заменить устройство?

На сегодняшний день многие автолюбители сталкиваются с проблемой износа катализатора. Устройство выходит из строя, а что делать дальше — неизвестно. Есть хороший и практичный выход из ситуации — заменить катализатор.

Каталитический нейтрализатор можно заменить тремя способами:

• При помощи покупки новой оригинальной запчасти. Это будет довольно затратным, но кардинальным решением;
• Замена на универсальный катализатор. Скорее всего, это самый удобный и оптимальный вариант, потому что универсальная деталь имеет более низкую стоимость по сравнению со своими аналогами.
• Замена на пламегаситель. Это вполне выгодное решение, но имеет немного другие особенности при установке: катализатор с машины снимают, разрезают, удаляют все внутренние детали и на этой основе создают пламегаситель.
• Ремонт старого катализатора. Этот вариант подойдет для тех, у кого есть достаточное количество средств и для тех, кто не хочет покупать детали, не предусмотренные производителем, тем более, если автомобиль находится на гарантии.

Для того, чтобы заменить катализатор на новый, следует обратиться в определенную компанию. Там вы сможете , который будет подходить именно вашему авто по всем критериям, после чего проведут ремонт. Замена происходит довольно долго в связи с тем, что компании нужно заказать необходимые запчасти и ждать, пока они придут. 

Безусловно, можно осуществить замену и своими руками. Но это однозначно будет долгим и сложным занятием, ведь нужно будет самому продать старое устройство, заказать новые детали и ждать, пока они придут, после чего заниматься установкой.

Куда деть старый катализатор?

На продаже б/у катализатора можно заработать немалые деньги. Предложите компании сдать свое старое устройство и, конечно же, его у вас купят за достаточно высокую цену. Не стоит продавать свой старый катализатор самому, потому что заработать вы сможете меньше денег, чем могли бы.

Любая компания будет готова сотрудничать с вами и осуществит прием старого катализатора, так как внутри он содержит драгоценные металлы, такие как платина или золото. Вам проведут точный и качественный анализ, в ходе которого станет известно, какое процентное содержание драгоценных металлов находится в устройстве, и сколько оно будет стоить.

Типы каталитических нейтрализаторов

Есть три разных типа автомобильных катализаторов. Первый тип — катализатор окисления. Он уменьшает вредные загрязнения, такие как угарный газ (CO) и углеводороды топлива (HC) в выхлопе. Одновременно часто используется вторичный впрыск воздуха. Однако катализатор окисления уменьшает только часть загрязняющих веществ.

Двухступенчатый

Второй тип — двуступенчатый каталитический нейтрализатор, который является более совершенным. Работает в два этапа. Есть два элемента, которые расположены один за другим.

Двусторонний (или «окислительный») каталитический нейтрализатор имеет две одновременные задачи:

1. Окисление оксида углерода до диоксида углерода:2CO + O₂ → 2CO₂.
2. Окисление углеводородов (несгоревшего и частично сгоревшего топлива) до диоксида углерода и воды:CxH₂x + 2 + O₂ → xCO₂ + (x + 1) H₂O (реакция горения).

Этот тип автомобильных катализаторов широко используется в дизельных двигателях для снижения выбросов углеводородов и окиси углерода. Они также использовались на бензиновых двигателях в автомобилях американского и канадского рынков до 1981 года. Из-за неспособности контролировать оксиды азота они были заменены трехступенчатыми нейтрализаторами.

Трёхступенчатый

Третий тип — это трёхступенчатый каталитический нейтрализатор. Начал использоваться с 1981 г. Он преобразовывает вредные газы, выходящие из двигателя, в безвредные.

Выхлопные газы двигателя содержат опасные вещества, которые наносят вред окружающей среде. К ним относятся оксиды азота, углеводороды и оксид углерода. Трехступенчатый катализатор превращает их в менее вредный диоксид углерода, воду и азот.

Три ступени очистки выхлопных газов выглядят так:

1. Восстановление оксидов азота до азота (N2):2 CO + 2 NO → 2 CO₂ + N₂углеводород + NO → CO₂ + H₂O + N₂2 H₂ + 2 NO → 2 H₂O + N₂;
2. Окисление угарного газа до углекислого газа:2 CO + O₂ → 2 CO₂;
3. Окисление несгоревших углеводородов (HC) до диоксида углерода и воды в дополнение к вышеуказанной реакции NO:углеводород + O₂ → H₂O + CO₂;

Эти три реакции происходят наиболее эффективно, когда катализатор получает выхлоп от двигателя, работающего немного выше стехиометрической точки. Для сжигания бензина это соотношение составляет от 14,6 до 14,8 частей воздуха на одну часть топлива. Эффективность преобразования очень быстро падает, когда двигатель работает вне этих пределов.

Трёхступенчатый конвертер является единственным устройством, которое уменьшает количество всех трёх загрязнителей за один раз. Такой способ очистки наиболее экономичный.

Большинство автопроизводителей используют в своих транспортных средствах именно трехступенчатые нейтрализаторы, которые соответствуют строгим нормам выбросов.

Классификация нейтрализаторов

По функционалу катализаторы-нейтрализаторы делятся на двух— и трехкомпонентные.

1. Двухкомпонентный каталитический нейтрализатор работает только с обезвреживанием угарного газа и углеводородов. Это устаревшая модель, которая уже не используется в новых автомобилях.
2. Трехкомпонентный автокатализатор получил еще и функцию нейтрализации оксида азота. Новый вид, который быстро «взяли на вооружение» инженеры автоконцернов.

По материалу изготовления катализаторы бывают керамические, металлические и спортивные.

1. Керамические – намного дешевле, чем их металлические аналоги, но при этом более хрупкие (удар по корпусу гарантировано разбивает дорогую сердцевину), страдают от перепадов температур (достаточно заехать с раскаленным катализатором в достаточно глубокую лужу) и страдают от сбоев в системе зажигания (детонация или позднее зажигание разрушает соты). Кроме того, керамический автокатализатор может разрушаться не сразу, а постепенно, образуя мелкую пыль. Эта керамическая пыль (очень твердая) может попасть в двигатель через выпускной коллектор и вызвать поломки, требующие капитального ремонта.
2. Металлические – более дорогие, но и более надежные устройства, выполненные из металлической сотовой структуры, упругой и устойчивой к механическим воздействиям. Кроме того, металл не образует мелких частиц, а значит, более безопасен для двигателя.
3. И еще одна, отдельная категория катализаторов – спортивные. Так называют устройства с повышенной пропускной способностью, благодаря которой двигатель прибавляет несколько процентов мощности. Спортивные автокатализаторы устанавливаются в прямоточные выхлопные системы и считаются самыми надежными, хоть и самыми дорогими.

Прошивка под ЕВРО2 и обманка – что это значит?

Как я написал сверху — второй датчик кислорода (нижняя лямбда) контролирует вредные выбросы. Их количество сейчас жестко регламентируется Европейскими стандартами, которые получили название «ЕВРО», я сейчас не буду рассказывать о ЕВРО «0-1» нас интересует именно второе поколение.

Итак, что такое ЕВРО2. Ввели его давно, а именно в 1996 году. НА тот момент машины получили инновационную систему, а именно катализатор. Как мы все с вами знаем, со временем он может забиваться, да и топливо тогда было не такое как сейчас, в нем было много серы, что способствовало забиванию сот намного быстрее, и как мы с вами знаем, машина начинала душить сама себя. Тогда инженеры установили датчик кислорода, он был всего один, и нужен был для улавливания CO2 в камере перед каталитическим нейтрализатором.

Если уровень CO2 повышался, это косвенно говорило о том — что катализатор забился (то есть проявляется эффект противодавления) датчик посылал эту информацию в ЭБУ и происходила корректировка зажигания, а именно уменьшение подачи топливной смеси. Таким образом, мощность намного падала, машина не ехала и владелец «волей-неволей» должен был ехать на СТО и менять эту запчасть.

НО как? ДА все просто, уровень CO2 в камере перед нейтрализатором намного падал, датчик кислорода это фиксировал (что все в порядке) и машина ехала бодро и не принужденно. Устраивало это всех, НО ТОЛЬКО НЕ ЭКОЛОГОВ! Поэтому они ввели стандарт ЕВРО3 (сейчас уже существует стандарт ЕВРО5). Что изменилось, да просто появился второй датчик кислорода (нижняя лямбда) за катализатором. Принцип работы здесь такой — первая лямбда (перед фильтром) фиксирует уровень вредных веществ, вторая (после него) должна зафиксировать уровень намного меньший, потому как вредные вещества разложились.

Что делается прошивкой под ЕВРО2? Меняется прошивка в ЭБУ, вместо норм ЕВРО3,4, ставятся нормы ЕВРО2. Суть всех этих действий банальна — просто отключаем вторую нижнюю лямбду (остается только одна верхняя), машина начинает ездить как положено, без занижения мощности.

Но такие вмешательства в прошивку не совсем хорошо. Все дело в том, что выпускают их не сами производители, а «народные умельцы», ладно что просто отключается вторая «лямбда», то есть просто корректировка показаний. А может быть этот программист захочет заложить какие-то не понятные алгоритмы в ЭБУ, мотор от этого точно не выиграет. Тут нужно быть очень осторожным.

Поэтому нашли второй выход, и как я считаю, он более правильный – установка обманки. Что такое обманка – по сути это «проставка» перед вторым датчиком кислорода, она как бы отодвигает его на большее расстояние от выхлопных газов, он фиксирует больше кислорода и начинает работать нормально.

Сейчас есть несколько вариантов обманок:

• Пустая. Это просто трубка с очень тоненьким отверстием на конце (та часть, которая вкручивается в глушитель), с другой стороны вкручивается датчик кислорода. Через нее проходит ограниченное количество вредных веществ из выхлопа, нет превышений и поэтому CHECK не горит.
• С мини-катализатором внутри. То есть прямо в «проставке» находятся как бы мини соты, которые также очищают выхлоп именно для фиксирования нормальных значений.
• Угловые. Это оба описанных сверху вида, только они делаются углом под 90 градусов, нужны для сложных мест.

Плюсами обманки, является то — что не нужно лезть в ЭБУ и менять стандартную прошивку, а также цена (выбил соты, накрутил обманку и все, можно уложиться в 3000 – 5000 рублей).

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.

Немного истории

Впервые катализаторы были использованы в 70-е годы прошлого века, хотя разработка устройства была произведена на 20 лет раньше.

В течение долгих лет применения катализаторы совершенствовались и сегодня представляют собой качественные устройства, выполненные из лучших источников сырья.

Причиной появления катализаторов стала острая проблема загрязнения воздуха, что сделало установку узлов обязательным для всех производителей.

Создателем катализатора является Юджину Хоудри — талантливый инженер, который принялся за разработку «очистителя» после ознакомления со сводками об уровне смога на улицах своего города.

Как уже упоминалось, данные устройства стали монтироваться на авто лишь в 70-х годах. И это притом, что первый каталитический нейтрализатор был создан в 1953 году.

Но попытка оказалась провальной, ведь очистку нельзя было реализовать из-за большого объема свинца в американском бензине.

Как следствие, выпуск нейтрализаторов не имел значения. Применение столь вредного для атмосферы топлива было запрещено лишь в конце 20-го века после разработки специального дополнения к спец закону «О чистом воздухе».

Со временем катализатор Хоудри был переработан группой инженеров под легковой транспорт (под руководством Карл Д. Кита).

Новый тип катализатора получил название каталитического конвертера с 3-мя путями.

Решение о внедрении устройства стало переломным моментом в экологии и позволило снизить негативную нагрузку на окружающую среду.

Катализатор дизельного двигателя

Для двигателей с воспламенением от сжатия (то есть для дизельных двигателей) наиболее часто используемым каталитическим нейтрализатором является катализатор окисления дизельного топлива (diesel oxidation catalyst — DOC).

DOC содержат палладий, платину и оксид алюминия, которые окисляют углеводороды и оксид углерода кислородом с образованием углекислого газа и воды.

• 2 CO + O₂ → 2 CO₂
• CxH₂x + 2 + [(3x + 1) / 2] O₂ → x CO₂ + (x + 1) H₂O

Эти преобразователи часто работают с 90-процентной эффективностью, фактически устраняя запах дизельного топлива и помогая уменьшить видимые частицы (сажу).

Эти конверторы не уменьшают NOx, потому что любой присутствующий восстановитель будет реагировать в первую очередь с высокой концентрацией O₂ в выхлопных газах дизельного топлива.

Раньше сокращение выбросов NOx от дизельных двигателей решалось путем добавления выхлопных газов во впускной коллектор, известное как рециркуляция выхлопных газов (EGR).

В 2010 году большинство производителей дизелей добавили каталитические системы в свои автомобили, чтобы соответствовать новым требованиям по выбросам.

Все транспортные средства, работающие на дизельном топливе и изготовленные после 1 января 2007 года, должны соответствовать ограничениям на выбросы дизельных частиц, что означает, что они должны быть оснащены двухсторонним каталитическим преобразователем и иметь сажевый фильтр.

Предыдущая запись Датчик абсолютного давления (ДАД): как работает, неисправности, симптомы, как проверить
Следующая запись Катушка зажигания — виды, как работает, неисправности, как проверить

Плюсы и минусы удаления катализатора — итоговая таблица

Чтобы как можно нагляднее собрать в одну кучу все плюсы и минусы удаления катализатора, лучшего способа, чем таблица, не придумано. Вот она.

Также стоит отметить, что обманки, которые призваны заменить полноценный катализатор, довольно быстро забиваются, выходят из строя, и часто требуют замены. С перепрошивкой ЭБУ тоже не всё так просто, как об этом говорят в рекламных объявлениях. В общем и целом — получается только один плюс, а в подарок, как говорится, вагон и маленькая тележка минусов.

Понятное дело, что удаление катализатора для большинства отечественных автолюбителей является вынужденной процедурой. Всё-таки, уровень жизни в стране, зарплаты и цены на запчасти — мягко говоря, не сбалансированы. Вот и получается, что ради одного плюса приходится мириться с десятком минусов. Причём, касается это не только удаления катализатора.