Устройство автомобильного катализатора

Система отвода выхлопных газов отвечает за то, чтобы отработавшие газы, соединенные в единый поток максимально быстро и без утечки покинули автомобиль. Система состоит из нескольких элементов, одним из которых является каталитический нейтрализатор отработавших газов. От исправности каталитического нейтрализатора отработавших газов напрямую зависит в каком виде выхлопные газы будут «отправлены» в окружающую среду.

Основные функции катализатора представлены следующими позициями:

снижение количества окиси углерода в выхлопных газах;
уменьшение уровня углеводородов в отработавших газах;
уменьшение или полное удаление оксидов азота из состава выхлопных газов.

Процесс снижения токсичности отработавших газов будет максимально эффективным при условии, что соотношение топлива и кислорода будет стехиометрическим. В случае если окись углерода не будет по максимуму удалена из состава выхлопных газов, в воздух будут выбрасываться угарные газы, не имеющие ни цвета, ни запах, но при этом способные при длительном их вдыхании привести к летальному исходу (случаи, когда водители « угарали» в машине с неисправной выхлопной системой сегодня по-прежнему не редкость).

Еще одна опасность с которой борется катализатор является углеводороды, именно они являются основной составляющей смога, который уже давно перестал быть «достопримечательностью» Туманного Альбиона. В свою очередь оксиды азота не только являются составляющей смога, но и крайне негативно влияют на слизистые оболочки человека. Таким образом, имея представление о том, как работает катализатор, переоценить его значение невозможно. Именно от его наличия в выхлопной системе зависит «чистота» выбрасываемых автомобилями выхлопных газов.

В большинстве современных транспортных средств выхлопные системы имеют сразу три катализаторных преобразователя, что позволяет им эффективно работать с каждым из видов вредных веществ. В первом случае имеет место восстанавливающий катализатор автомобильный, используемый для борьбы с вредными веществами, в нем применяется платина и родий. Вторым типом катализатора является окислительный выхлопной катализатор, использующий в работе платину и палладий.

Третий катализатор представлен сбалансированной системой управления, задачей которой является контроль за потоком выхлопных газов. Полученная информация позволяет управлять системой впрыска топлива. Датчик кислорода, именуемый лямбда-зондом информирует относительно количества кислорода, содержащегося в выхлопном газе, благодаря чему компьютерное устройство двигателя может контролировать количество воздуха, подаваемого к топливу.

Современный катализатор выхлопной системы может быть представлен двумя основными конструкциями преобразователей – «керамические бусины» и «соты». Чаще всего производители предпочитают использовать принцип соты, однако, несмотря на это непосредственно устройство катализатора выглядит следующим образом:

подложка, представленная пористым материалом с высокими показателями прочности;
внешняя рубашка, целью которой является предоставление максимальной площади для каталитического материала (платиновая группа металлов);
каталитический материал, который в зависимости от особенностей производственного процесса может быть представлен такими металлами, как платина, родий, палладий.

В большинстве случаев катализаторы для современных авто изготавливают из металла или керамики. Несмотря на то, что второй вариант отличается доступной стоимостью, он имеет существенный недостаток – низкий уровень прочности. Вывести его из строя может как скачок авто на ухабах, так и попадание воды на раскаленную керамику. Увы, постоянная смена катализатора может привести к серьезным финансовым затратам, в связи с чем металлические варианты данного элемента выхлопной системы сегодня более предпочтительны к установке.

По мнению опытных водителей, катализаторы негласно могут быть поделены на три группы в зависимости от того, каково их состояние: рабочие, частично рабочие, полностью нерабочие. Вне зависимости от данного состояния ресурс катализатора напрямую зависит от пробега транспортного средства, но, к примеру, в Европе, он подлежит замене уже через сто тысяч километров пробега.

Так нужен ли катализатор в автомобиле?

Что такое каталитический нейтрализатор в выхлопной системе, и зачем он нужен, большинство автовладельцев узнаёт или вспоминает лишь после объявления мастера в автосервисе о сдохшем катализаторе. Насколько это опасно, можно ли с этой неисправностью бороться, и насколько это сложно?

Назначение катализатора

Официальное название катализатора длинное, но смысл этой детали в нейтрализации вредных компонентов в выхлопных автомобильных газах. Катализатор является деталью выхлопной системы автомобиля, и отвечает за устранение из выбрасываемых газов опасных для окружающей среды и здоровья человека веществ.

Это не до конца прогоревшие углеводороды, угарный газ, оксид азота, сажа и так далее. Проходя через катализатор, эти вещества дополнительно дожигаются до состояния менее вредных веществ. Получаются азот (самое большое содержание в воздухе), вода и углекислый газ. Преобразование вредных веществ происходит благодаря специальным металлам-катализаторам: Pd и Ra. Также в дорогих моделях катализаторов используется платина (Pt).

Читать еще: Электрическая схема управления двигателем ваз 21099 инжектор

Процесс нейтрализации

Химическая реакция преобразования возникает во время прохождения выхлопных газов через мелкоячеистые своеобразные соты, выполненные из металла или керамики. Соты покрыты катализаторами, то есть редкоземельными металлами, которые и провоцируют реакцию.

Причины выхода из строя

Следует уяснить, что катализатор, сколько бы он ни стоил (а стоит он весьма недёшево), это расходник, и время жизни у него не очень продолжительное. Даже лучшие модели редко переживают пробег автомобиля в 120 тысяч. Но это не потому, что расходуются редкоземельные металлы, просто конструкция детали слишком хрупкая, и керамические соты довольно быстро разрушаются от езды по плохим дорогам. Катализатор банально не выдерживает тряски, тончайшие стенки сот начинают трескаться, постепенно откалываясь.

Также причиной выхода из строя катализатора могут служить неисправности в смазочной системе, проблемы с зажиганием, поршневой группой. Не до конца сгоревшее топливо со шлаками попадает прямо в катализатор, наглухо запечатывая все соты. Идентичный эффект получается, если водитель любит жать на педаль газа без надобности в любой ситуации. Так сказать, любитель порычать.

Всё было бы не так страшно, ну больше не нейтрализует вредные вещества, мало ли, кто за этим следит, если бы забытый или разрушенный катализатор не затруднял выход отработанных газов из двигателя. Последний заметно теряет мощность, начинаются проблемы с загазованностью салона и прочее. Как же поступить в случае поломки катализатора?

Заменить или удалить?

Безусловно, правильным вариантом будет замена катализатора на новый, однако это и самый дорогостоящий вариант. Качественный катализатор сейчас стоит около пятидесяти тысяч рублей. Можно приобрести и установить недорогой неоригинальный катализатор, китайский универсальный.

Это обойдётся примерно в десять тысяч рублей, и будет соответствовать действующим в стране экологическим нормам. Но не всем подъёмна и такая сумма, в этом случае катализатор можно попросту удалить, и вварить в тракт пустой пламегаситель (резонатор). Только обязательно нужно поправить программу блока управления движком, чтобы датчики не бомбардировали бортовой компьютер машины сообщениями о неисправности катализатора.

Каталитический конвертер

Каталити́ческий конвертер, нейтрализатор — устройство в выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания, предназначенное для снижения токсичности отработавших газов посредством каталитического восстановления оксидов азота и использования образованного от этой реакции кислорода для окисления угарного газа и недогоревших углеводородов.

Наилучшим соотношением топлива и воздуха на входе в двигатель для выполнения этой задачи является стехиометрическое.

Содержание

1 Принцип работы
2 Катализаторы в дизельных двигателях
3 Конструкция
4 Примечания
5 См. также
6 Ссылки

Принцип работы [ править | править код ]

Основные вещества, вырабатываемые при работе двигателя, являются безвредными. Ими являются:

азот (N₂) — воздух состоит на 78 % из азота;
вода (H₂O);
углекислый газ (CO₂) — сам по себе безвреден (в малых количествах), однако считается, что его переизбыток ведет к глобальному потеплению;

Однако процесс горения не совершенен, и, помимо безвредных веществ, при работе двигателя выделяются токсичные и вредные вещества. Этими веществами являются:

углеводороды (CH_x) — основной компонент смога;
оксиды азота (NO_x) — ещё один компонент смога;
окись углерода (CO) — ядовитый газ без цвета и запаха;

В каталитических преобразователях используются два вида катализаторов: восстанавливающий и окислительный.

Восстанавливающий катализатор использует платину и родий, катализирующие разложение оксидов азота на инертный безопасный молекулярный азот и кислород.

На окислительном катализаторе, состоящем обычно из платины и палладия, образовавшийся свободный кислород реагирует с углеводородами несгоревшего топлива и окисью углерода.

Также могут происходить и оксилительно-восстановительные реакции между оксидом азота и угарным газом.

В упрощённом виде эти химические реакции выглядят следующим образом:

NO₂ → N₂ + O₂
C_xH_y + O₂ → CO₂ + H₂O;
NO + CO → N₂ + CO₂;
CO + O₂ → CO₂;

Применяющиеся в автомобилях нейтрализаторы требуют, чтобы двигатель работал при коэффициенте избытка воздуха (α), максимально приближенном единице. Это не дает возможности использовать обедненную смесь (α>1) для повышения экономичности и богатую смесь (α Катализаторы в дизельных двигателях [ править | править код ]

Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с сокращением выбросов NO_x. Одна из причин в том, что дизельные двигатели сами по себе функционируют в более низком температурном режиме, чем бензиновые, и не достигают оптимальной температуры этого типа катализатора. 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. Мочевина реагирует с NO_x с получением азота и водяного пара, снижая количество оксидов азота в выхлопных газах более чем на 90 процентов.

Конструкция [ править | править код ]

Современные катализаторы являются двух- или трёхкомпонентными. Трёхкомпонентный катализатор представляет собой металлический корпус из нержавеющей стали, имеющий на стенках термическую прокладку, в котором находится «сотовая» конструкция или, реже, конструкция типа «керамические бусины». Сотовая конструкция бывает металлической или керамической и покрыта веществами-катализаторами, обычно это платина, родий или палладий (в последнее время на некоторых моделях начинают применять золото, так как оно дешевле других металлов-катализаторов).

Керамическая конструкция более распространена, так как дешевле, однако у такой конструкции есть большой минус — хрупкость. Достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты осыпались.

Зачем удаляют катализатор автомобиля

Каталитический нейтрализатор выхлопных газов водители и работники автомастерских обычно называют просто катализатором автомобиля. Это устройство устанавливается перед выхлопной трубой. Оно нужно, чтобы минимизировать вред окружающей среде, который наносят выхлопные газы.

В специальной камере, где содержится платина, палладий, радий и другие активные компоненты, происходит химическое «сжигание» вредных выхлопов. Благодаря химической реакции агрессивная окись углерода и азота превращаются в более безопасные компоненты: углекислый газ, воду, свободный азот.

Устройство катализатора автомобиля простое. Он представляет собой трубку, состоящую из мелких керамических или металлических «сот». Стенки ячеек покрыты активной смесью, которая и взаимодействует с выхлопами. Проходя через трубку, воздух очищается, и из выхлопной трубы в атмосферу поступает гораздо меньше токсичных веществ.

Почему каталитический нейтрализатор выходит из строя

Катализатор нужно менять довольно часто – каждые 100-150 тысяч км пробега. Именно за это время он успевает полностью исчерпать свой ресурс. Дело в том, что в нем идет химическая реакция, которая связывает определенные соединения из выхлопных газов. Как только активные реагенты заканчиваются, устройство становится бесполезным.

Но кроме этого, есть несколько причин, по которым каталитический нейтрализатор нужно будет заменить, не дожидаясь указанного пробега. Ускоренный износ устройства возможен при таких условиях:

Регулярная езда по очень плохим дорогам. Постоянная тряска по камням, ухабам и неровным грунтовкам может приводить к тому, что керамические ячейки просто разбиваются и перестают выполнять свою функцию.
Неполадки в двигателе. Если в самом моторе или системе зажигания есть проблемы, недогоревшее топливо и масло могут попадать в катализатор, забивая мелкие ячейки.
Привычка постоянно резко вдавливать педаль газа в пол. В такой ситуации топливная смесь не успевает полностью сгорать, ее остатки также постепенно закупоривают «соты» нейтрализатора.
Некачественное топливо или различные зимние добавки. В них содержатся примеси свинца и других тяжелых металлов, что сокращает срок жизни очистителя выхлопных газов.
Постоянные пробки. Пока авто стоит в заторе, его двигатель все равно работает, соответственно, идет и выхлоп отработанного газа. Ресурс катализатора расходуется быстрее рекомендованного пробега.

Как понять, что каталитический нейтрализатор неисправен

Чаще всего катализаторы стоят на авто, которые уже оснащены электронной системой распознавания неполадок. Поэтому при проблемах с устройством на панели загорится лампочка «Проверьте двигатель». К тому же производители встраивают специальные кислородные датчики. Если выхлопные газы перестают очищаться, некоторые машины автоматически перестают запускаться.

Кроме этого, есть еще несколько признаков, по которым можно понять, что нейтрализатор выхлопных газов пора менять. В первую очередь, снизится мощность мотора, машина начнет хуже разгоняться. Также может появиться грохот во время старта авто. Все это происходит из-за того, что выхлопные газы не могут нормально выйти через забитую сетку и возвращаются назад в камеру сгорания – двигатель «задыхается».

Когда удаляют катализатор и как ездить без него

Удалить и заменить неисправную деталь обязательно нужно после того, как нейтрализатор выхлопных газов исчерпал свой ресурс. Это делается либо после определенного пробега, либо если уже наблюдаются явные признаки его неисправности. Если этого не сделать, авто начнет сильнее расходовать топливо, хуже стартовать и разгоняться, а некоторые модели и вовсе перестанут заводиться.

Самый простой выход – просто купить новый катализатор и установить его вместо отработавшего. Но такая деталь стоит дорого из-за содержащихся в ней драгоценных металлов. Поэтому многие владельцы машин просто ставят обманки и используют пламегасители.

Перепрограммирование датчиков

Это наиболее простой способ обойтись без нейтрализатора выхлопных газов. Производители автомобилей устанавливают два кислородных датчика, называемых лямбда-зондами, которые контролируют уровень загрязнения выходящего воздуха. Чтобы можно было ездить без катализатора, эти датчики отключают, а бортовой компьютер перепрошивают с учетом внесенных в конструкцию изменений.

Использование пламегасителя

Это более доступное устройство, чем каталитический нейтрализатор. Пламегаситель работает как глушитель, а также разделяет потоки выхлопных газов. У него нет такой мелкой ячеистой решетки, как в катализаторе, поэтому пламегаситель не настолько чувствителен к качеству горючей смеси и различных добавок. Кроме этого, он куда свободнее пропускает воздух, благодаря чему мощность двигателя увеличивается на 5-10%, а также снижается расход топлива.

«Обманки» для зондов

После установки пламегасителя или полного удаления катализатора понадобятся дополнительные «обманки» для лямбда-зондов, чтобы избежать перепрошивки бортовой системы автомобиля. Что представляют собой эти «обманки»? Это дополнительные проставки, которые отодвигают второй лямбда-зонд дальше от выхлопов. В результате фиксируется меньший уровень загрязнений, и бортовой компьютер не выдает сообщений о неполадках. «Обманки» бывают пустыми или же с мини-фильтром внутри для получения нужных данных по загрязнениям.

Плюсы и минусы удаления катализатора

Для владельцев машин преимуществ в удалении каталитического нейтрализатора выхлопных газов несколько:

не нужно покупать и регулярно менять недолговечную дорогую деталь;
возрастает мощность двигателя;
снижается расход горючего;
уменьшается чувствительность к качеству топлива;
мотор не «задыхается» из-за ухудшения отвода выхлопных газов.

Но несмотря на все достоинства удаления катализатора, у этой процедуры есть и ряд недостатков. В первую очередь, ухудшается состав выхлопа, и как результат – более разрушительное действие автомобиля на окружающую среду. А если по какой-то причине выхлопные газы попадают в салон, там может ощущаться неприятный запах. Если не открывать окна на проветривание, начинает болеть голова – водитель и пассажиры получают слабое отправление СО и окисью азота.

Если катализатор удален некорректно или же неправильно установлен пламегаситель, на приборной панели могут постоянно гореть сообщения о неисправности двигателя. Кроме того, возникают сложности с техосмотром, а также может появиться неприятный дребезжащий звук во время езды.

Где удалить катализатор

Можно убрать устройство для очистки воздуха самостоятельно – для этого нужно снять выхлопной коллектор, разобрать нужный узел или вырезать его болгаркой. Однако для этого нужно знать, где именно располагается катализатор. Если пришлось вырезать его болгаркой, дополнительно понадобится сварка. При самостоятельном вмешательстве велик риск того, что появится запах в салоне или неприятный звук при езде.

Лучше всего доверить эту работу профессионалам из автомастерской. Специалисты гарантированно сделают все быстро и правильно, а также помогут выбрать оптимальную альтернативу каталитическому нейтрализатору: перепрошивка, «обманки» или пламегаситель.

Другие новости

Что влияет на цену приема катализаторов

Вторичное сырье – это не только металлический лом, отработанная бумага, стеклянная тара, но и автомобильные катализаторы. Они являются одним из самых востребованных видов сырья, которое принимают для вторичной переработки.

Содержание драгоценных металлов в катализаторах и заработок на этом

В автомобиле есть много ценных составляющих и компонентов, начиная от двигателя, коробки передач, кондиционера и заканчивая выхлопной системой, подвеской и кузовом. При этом один-единственный элемент, весящий всего пару килограмм – катализатор – имеет такое содержание драгоценных металлов, что ему бы «позавидовал» любой другой элемент транспортного средства.

Признаки забитого катализатора

Каталитический нейтрализатор автомобилисты часто называют просто катализатором. Это устройство, которое очищает выхлопные газы, делая их не такими токсичными и более безопасными для окружающей среды. Оно представляет собой металлический корпус, в котором находится множество керамических ячеек с активным покрытием. Эти компоненты вступают в реакцию с выхлопным газом и очищают его химическим путем. Ячеистая структура задерживает частички сажи.

Электроника и оргтехника: утилизируем правильно

Со временем любая техника выходит из строя. Но не стоит сразу выбрасывать в мусорный бак технику после того, как она перестала работать. Системный блок, монитор, принтер, а также мышки и другие устройства можно сдать на повторную переработку. Если их правильно утилизировать, то около 94% таких отходов вернутся к нам в виде новых моделей техники и гаджетов. И только 6% содержащихся в них компонентов нельзя будет использовать повторно – они отправляются на заводы по переработке твердых отходов. Все это позволяет минимизировать вред окружающей среде.

голоса

Рейтинг статьи