Катализатор в автомобиле: проблемы, замена, демонтаж. На что влияет катализатор.

Производители каталитических нейтрализаторов указывают срок службы в километрах. Среднее значение составляет от 100 до примерно 150 000 км, в зависимости от модели. Однако большинство каталитических нейтрализаторов выходят из строя преждевременно. Причины этого следующие:

Что такое катализатор в автомобиле

Большинство водителей задаются вопросом, что такое каталитический нейтрализатор в их автомобиле, когда обнаруживают, что этот компонент неисправен. Автомобили с каталитическими нейтрализаторами были введены в угоду защитникам окружающей среды, которые хотели уменьшить выбросы от двигателей внутреннего сгорания. Потребители неоднозначно относятся к установке этого устройства в двигатель, поскольку стоимость его высока, а при российском качестве бензина часто требуется ремонт. Давайте попробуем выяснить, нужен ли двигателю каталитический нейтрализатор и как заставить его работать самостоятельно.

Каталитический нейтрализатор — это компонент выхлопной системы двигателя, который очищает выхлопные газы перед их выходом в атмосферу. Необходимость в разработке этого двигательного узла возникла в 1960-х годах, когда международное сообщество стало обеспокоено состоянием окружающей среды планеты. В то время уровень выбросов из выхлопных труб автомобилей еще не регулировался законом.

Каталитический нейтрализатор выполняет задачу нейтрализации вредных выхлопных газов автомобиля и является частью выхлопной системы автомобиля.

Первые стандарты на выбросы загрязняющих веществ автомобилями были введены в 1970 году. Автопроизводителей обязали оснащать автомобили устройствами, снижающими количество угарного газа и углеводородных продуктов сгорания. Каталитический нейтрализатор является обязательной частью каждого серийного автомобиля с 1975 года.

Существует три различных типа каталитических нейтрализаторов:

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.

Из чего состоит и как работает

Каталитический нейтрализатор основан на керамическом сотовом корпусе.

Каталитический нейтрализатор состоит из керамической сотовой несущей конструкции, заключенной в металлический корпус и защищенной изоляционными материалами. Мелкие ячейки устройства покрыты специальным покрытием — рабочей массой. Сотовое покрытие представляет собой сплав платины, родия и палладия — драгоценных металлов, которые стоят как минимум вдвое дороже золота.

Ячеистая структура катализатора увеличивает площадь контакта токсичных газов с его нейтрализующей поверхностью. Вредные остатки сгорают сразу и не попадают в атмосферу.

Катализатор состоит из следующих частей:

• 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.

Причины и признаки неисправности

Срок службы каталитического нейтрализатора выхлопных газов автомобиля составляет, как уже упоминалось, около 150 000 километров. В процессе эксплуатации компонент постепенно выгорает, и чем хуже топливо, тем быстрее это происходит. Проблема в том, что искусственные присадки в плохом бензине способствуют большему нагреву топлива, в результате чего соты каталитического нейтрализатора плавятся и забиваются.

К другим факторам, способствующим отказу компонентов, относятся микроповреждения, вызванные ездой по неровностям, а также отказы поршневой группы и зажигания. Агрессивное вождение ускоряет процесс образования нагара.

Каталитический нейтрализатор, срок службы которого истек, следует заменить.

О неисправности каталитического нейтрализатора сигнализирует лямбда-датчик, и на приборной панели появляется ошибка «CHECK ENGINE». Если каталитический нейтрализатор неэффективен из-за засорения каталитического нейтрализатора, на приборной панели может появиться ошибка P0420. Симптомы отказа компонентов также включают:

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 указывают на то, что узел все еще работает, но соты частично расплавились и их пропускная способность снизилась. Если вы продолжите эксплуатацию автомобиля в таком состоянии, двигатель может не запуститься.

Важно. Керамические частицы из поврежденного каталитического нейтрализатора могут попасть в цилиндры, повредить их стенки и полностью вывести двигатель из строя.

Как проверить состояние узла

Каждый владелец автомобиля может проверить работоспособность каталитического нейтрализатора самостоятельно или обратиться в мастерскую. Существует три метода проверки функциональности компонента:

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/см 2 и 0.35 кг/см 2 для доработанных двигателей. Показатели 0,5 кг/см 2 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.

Если у вас есть специальное оборудование, вы также можете провести диагностику самостоятельно.

Строение катализатора?

Каталитический нейтрализатор состоит из четырех основных компонентов:

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 активный слой покрыт редкими и дорогостоящими элементами. В типичном трехходовом каталитическом нейтрализаторе, например, используются платина, родий и палладий. И теперь мы знаем, почему катализаторы были украдены или куплены. Платина извлекается из них после ряда процессов.

Мы уже упоминали, что каталитические преобразователи дизельных и бензиновых автомобилей 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 автомобиле установлен каталитический нейтрализатор? Обычно в двенадцати сантиметрах за выпускным коллектором. Существует и другой метод, называемый картриджами, которые устанавливаются в выпускной коллектор.

В новых автомобилях, отвечающих строгим стандартам выбросов, используются два или три каталитических нейтрализатора.

Как катализатор работает на практике?

После запуска двигателя выхлопные газы из двигателя направляются в каталитический нейтрализатор. Каталитический нейтрализатор должен быть нагрет до температуры не менее 300 градусов Цельсия, чтобы могли происходить каталитические реакции. Каталитический нейтрализатор оптимально работает при температуре от 400 до 800 градусов Цельсия. Для ускорения прогрева каталитического нейтрализатора используются дополнительные решения — чаще всего теплоизоляция под крышкой каталитического нейтрализатора (так как это самое дешевое решение), реже обогреватели или дополнительная подача воздуха в выпускной коллектор.

Лямбда-датчики (значения лямбда, определяющие соотношение топлива и воздуха), датчики, измеряющие количество воздуха в выхлопных газах, расположены перед и непосредственно за каталитическим нейтрализатором. Датчики посылают сигнал на компьютер, который управляет двигателем. Если значение отработавших газов слишком высокое, двигатель работает на ненасыщенной смеси. Компьютер увеличивает количество впрыскиваемого топлива. И наоборот. Если содержание кислорода в смеси слишком низкое, дозировка топлива уменьшается.

Какое отношение это имеет к каталитическому нейтрализатору? Помимо изменения состава топливной смеси, в каталитическом нейтрализаторе происходят процессы восстановления и окисления кислородом. Процессы восстановления уменьшают количество токсичных оксидов азота, а процессы окисления уменьшают количество оксидов углерода (восстановление до диоксида углерода) и углеводородов (восстановление до водяного пара и диоксида углерода). Процессы восстановления и окисления происходят попеременно и увеличивают степень конверсии катализатора (т.е. его эффективность) до 98 %.

Давайте рассмотрим, как каталитический нейтрализатор очищает выхлопные газы на практике (источник: журнал «Автоэксперт» 10/2007).

• Угарный газ — до катализатора 1%, после катализатора — 0,1%
• Углеводороды углеводородов — перед катализатором: до 100 ч / млн, ниже по потоку от катализатора: до 20 ч / млн
• Диоксид углерода — перед катализатором — до 14%, после катализатора — до 15,4%

Введение новых стандартов выбросов означает, что каталитические преобразователи больше не просто очищают выхлопные газы дизельных двигателей. Сажевые фильтры (DPF/FAP) (начиная с Евро 4) и SCR (начиная с Евро 6) также являются обязательными. Кроме того, использование EGR, системы рециркуляции выхлопных газов, которая снижает уровень оксидов азота, является обязательным (для автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями).

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

Каталитический нейтрализатор автомобиля подвергается очень жестким условиям эксплуатации. Выхлопная система вибрирует во время работы, а при движении по неровным поверхностям возникают дополнительные вибрации.

Каталитический нейтрализатор подвергается очень высокой тепловой нагрузке. С одной стороны, выхлопные газы двигателя достигают температуры до 600 градусов Цельсия (в зависимости от скорости движения и срока службы), а с другой стороны, корпус двигателя испытывает нагрузку от внешних температур (минус зимой). Он также подвержен механическим повреждениям и коррозии из-за своего расположения под автомобилем.

Каталитический нейтрализатор имеет определенное сопротивление. Каталитически активное покрытие стареет в процессе эксплуатации. Трудно предсказать, когда это произойдет. Однако можно предположить, что она составляет от 180 000 до 200 000 км.

Однако существует несколько факторов, которые могут значительно сократить технический срок службы каталитического нейтрализатора.

И довольно часто они являются причиной его поломки и, соответственно, необходимости его 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.