Что такое катализатор и можно ли без него ездить?

Катализатор — узел выхлопной системы, предназначенный для очистки выходящих газов от вредных для атмосферы и здоровья человека элементов (окислов азота, группы углеводородов, окиси углерода).

Но чтобы полностью разобраться с этим устройством определение мало, поэтому ниже вы получите более расширенную информацию.

Для чего предназначен катализатор в автомобиле?

Задача устройства —  дожигать окиси углерода, а также углеводородов содержащиеся в выхлопе автомобиля и оказывающие негативное воздействие на окружающую среду и озоновый слой нашей планеты.

Химическая реакция выхлопного газа при взаимодействии с платиноиридиевым слоем приводит к разогреву катализатора. Как следствие, не успевшие сгореть вредные элементы, касаются к прогретой поверхности и сгорают окончательно.

В процессе горения задействована остаточная часть кислорода, которая остается в отработанных после камеры сгорания газах. При этом из катализатора выходят безвредные элементы — CO2 и N2.

Существующие экологические классы для вредных выбросов

Приобретая автомобиль стоит поинтересоваться к какому экологическому классу он относится. Это указано в технической документации транспортного средства.

Для бензинового двигателя.

			Летучие органические вещества			Взвешенные частицы

Для дизельных моторов.

			Летучие органические вещества			Взвешенные частицы

Со временем экологические классы будут повышаться. Для России с 2016 года действует стандарт Евро 5, но временно и его уменьшили.

Из практики обслуживания авто с высоким экологическим классом (Евро 5, Евро 6) катализаторы у таких машин служат меньше. Это связано с более плотным расположением ячеек и тонкими стенками керамических сот.

Такое конструкторское решение дало лучший экологический эффект, но ударило по карману автовладельцев.

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 они совершенствовались и сегодня представляют собой качественные устройства, хорошо выполняющие свои функции.

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

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 тогда 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 устройств получил название каталитического конвертера с 3-мя путями.

Особенности конструкции

Катализатор состоит из трех основных элементов:

1. Теплоизоляции.
2. Блока-носителя.
3. Кожуха (корпусной части).

Главный элемент — блок-носитель, являющийся базой изделия.

На сот-ячейках нанесено специальное вещество, выполняющее функцию катализатора.

Роль таких веществ выполняют три популярных химических элемента:

• палладий и платина — окислительные катализаторы. Их задача — ускорить процесс окисления недогоревших углеводородов и их преобразование в водный пар, а угарного газа (CO) в обычный углекислый газ;
• родий — восстановительный катализатор, задача которого в восстановлении NOx, а также его преобразовании в простой азот.

Как следствие, группа из трех катализаторов снижает объем трех вредных элементов. Такой тип устройства носит название 3-х компонентного.

Блок-носитель находится в корпусе, выполненном из металла при обязательном слое теплоизолирующего вещества. Также в кожухе нейтрализатора крепится кислородный датчик (лямбда зонд).

Качественный прогрев позволяет удерживать до 90% вредных компонентов. Ускорить процесс достижения рабочей температуры можно при помощи:

• обогащения горючей смеси;
• монтажа нейтрализатора сразу после коллектора выпуска.

На выходе температура выхлопных газов достигает в среднем 260⁰С.

На какие автомобиле устанавливают?

Чаще катализаторы устанавливают на бензиновые автомобили. Их количество зависит от устройства выхлопной системы конкретной модели.

К примеру, на машины с двумя выхлопными трубами, монтируют один нейтрализатор на каждую.

На машины с одной выхлопной трубой, как правило, устанавливается одно изделие, но встречаются марки авто с двумя катализаторами, установленными последовательно.

На автомобили с дизельными моторами вместо катализатора, как правило, устанавливают сажевый фильтр.

Эти каналы со временем забиваются и с помощью активной регенерации (искусственное повышение температуры в сажевом фильтре) очищаются в результате сгорания осевшей сажи.

Принцип работы каталитического нейтрализатора

Топливовоздушная смесь после сгорания в двигателе содержит в себе множество вредных элементов, а именно:

• окислов азота;
• группы углеводородов;
• окиси углерода и так далее.

Следовательно, одно из главных требований для устройства — нейтрализация вредных веществ.

Сегодня разработано несколько способов, позволяющих бороться с опасными газами, к примеру, обеднение горючего состава или рециркуляция выхлопа.

Но по своей эффективности они серьезно уступают каталитическому нейтрализатору. Внутри нейтрализатора находится специальное устройство, имеющее множество сот.

Как уже упоминалось выше, поверхность монолита катализатор укрыта слоем сплава палладия, родия и платины.

Проходящая каталитическая реакция способствует превращению окиси углерода в CO2, а углеводородов — в H2O и CO2. В свою очередь, окислы азота «распадаются» на азот и воду.

В теории устройство отлично справляется с токсичностью выхлопных газов без особого вреда для двигателя и топлива.

Есть у катализатора и еще ряд минусов — высокая цена и недолговечность. Хотя, в теории данное устройство должно служить практически вечно.

Как осуществляется контроль за работой нейтрализатора

Контроль за работой каталитического нейтрализатора осуществляется датчиком кислорода (лямбда зонд).

В современных автомобилях их устанавливают по два на каждый нейтрализатор. Первый перед, а второй за устройством по ходу движения выхлопных газов.

• Первый датчик влияет на работу мотора и выполняет функцию определения состояния выхлопных газов на наличие в них несгоревшего топлива, кислорода и дает соответствующий сигнал на ЭБУ для корректировки соотношения топливо-воздушной смеси и времени ее подачи в цилиндры.
• Второй датчик  определяет уровень токсичности выхлопных газов и мониторит состояние катализатора, выполняет ли он свои функции или нет. Если устройство отслужило свой срок или неисправно, то по лямбда-зонд зафиксирует это и подаст сигнал ЭБУ, который выведет ошибку Check Engine на панель приборов.

Виды катализаторов и их заменители

Существуют несколько видов катализаторов, которые можно встретить на рынке.

Оригинальные

Сразу устанавливаются на автомобили или реализуются отдельно. Производятся на заводах с применением самых передовых технологий.

Очень дорогие по причине применения в них редких металлов. Их цена может достигать до 5% от стоимости новой машины.

Поэтом на катализаторы тоже распространяется гарантия и, как правило, она совпадет гарантийными сроками на само авто.

Большинство автовладельцев после того, как оригинальное устройство свое отслужило, меняют его на более дешевые аналоги.

Универсальный катализатор

Дешевле оригинального изделия за счет применения в нем золота, которое стоит дешевле палладия, родия или платины.

Такие катализаторы служат меньше и выполняют возлагаемые на них функции с меньшей эффективностью (золото хуже ускоряет каталитические реакции). Как правило, каждые 60 000 – 80 000 км пробега их меняют.

Происходит это путем вырезания из корпуса старого и установка нового изделия с последующей заваркой.

Можно приобрести универсальный катализатор в сборке, но так будет дороже.

Так же важно правильно подобрать устройство при замене оригинального. Объемы должны совпадать.

Пламегаситель

Если при использовании универсального каталитического нейтрализатора автовладелец пытается прийти к какому-то компромиссу между денежными затратами и вреду экологии, то при установке пламегасителя вместо оригинального изделия, про экологию можно забыть.

Его установка подразумевает перепрошивку ЭБУ или установки обманки, которая будет подавать правильный сигнал на блок управления.

Пламегаситель представляет из себя простую трубу с перфорацией для выхлопных газов вваренную во внутрь стального корпуса. Т.е. в данном случае про уменьшение уровня токсичности выхлопных газов речи не идет.

Если было принято решение просто удалить катализатор без установки хотя бы пламегасителя, то выхлопная система от высокой температуры быстро прогорит.

Поэтому, как и в случае с универсальными катализаторами, важно правильно подобрать объем пламегасителя.

Наиболее популярны реактивные пламегасители, в которых предусмотрен двойной корпус.

Каждый из которых выполняет свои задачи:

1. Внешний – защищает от негативных воздействий, в частности, коррозии.
2. Внутренний – выдерживает большие температуры.

Межкорпусное пространство хорошо гасит звуки и колебания.

Часто встречающие неисправности и их причины

Как упоминалось выше, катализатор не обладает бесконечным ресурсом и может время от времени выходить из строя.

Причин несколько:

1. Большой пробег транспортного средства. Часто автолюбителям после покупки подержанного авто приходится менять каталитический нейтрализатор. Причина объяснима. Средний ресурс данного устройства — не более 100-130 тысяч километров.
2. Неисправности двигателя. Задиры на цилиндрах приводят к попаданию моторного масла в систему выпуска отработанных газов что приводит к преждевременном засорению катализатора. Случается и обратная ситуация, когда компоненты нейтрализатора попадают в мотор образуя задиры.
3. Применение низкокачественного бензина. При заливке плохого горючего в его составе может быть тетраэтилсвинец. Последний становится причиной забивания сот очищающего устройство, что блокирует работу всей системы выхлопа.
4. Неисправности в зажигании. Если в цилиндрах не догорает топливо, оно догорает в катализаторе при этом соты оплавляются, а срок службы изделия значительно снижается.
5. Естественное выгорание драгоценных металлов. Происходит со временем в результате долгой эксплуатации авто. Устройство перестает выполнять свои функции о чем сигнализирует датчик кислорода.
6. Плохие дороги. Если часто передвигаться по неровным трасам с большим количеством выбоин и ям, то катализатор будет перегружаться и быстрее выходить из строя. Чаще всего это проявляется в появлении трещин.

К основным признакам поломки можно отнести:

• падение мощности силового узла и его динамики. При попытке разгона чувствуется определенная задержка. Главная причина — загрязнение сот катализатора, что препятствует нормальному выходу газов во внешнюю среду;
• необычные звуки, доносящиеся из области выхлопной трубы. В случае разрушения конструкции катализатора можно услышать дребезг или гул пустого бака.

Подробнее читайте про все признаки неисправности катализатора.

Диагностика неисправностей

Проблемы с катализатором можно выявить заблаговременно для этого достаточно знать ряд признаков, про которые пойдет речь дальше.

Загорание лампочки Check Engine на панели приборов

Причина может быть не только в катализаторе, здесь важно выяснить коды ошибок и что они обозначают. К счастью, для большинства автомобилей они одинаковы — код ошибки P0420 указывает на проблемы с пропускной способностью устройства.

Снижение мощности двигателя

Как правило, проявляет себя при обгоне, когда нужно резко дать газу, но создается впечатление, что авто едет с прицепом. При этом работа на холостых, трогание с места особых проблем не вызывает.

Также возможны дерганье и вибрация машины.

Нестабильный напор газов из глушителя

Проверяется ладонью руки, которая подкосится к выхлопной трубе при работающем моторе. Газы должны выходить в такт работы двигателя с одинаковыми интервалами.

Слабый, ровный поток газов указывает на забитый катализатор.

Запах выхлопных газов

Если катализатор не выполняет свои функции, то запах выхлопных газов будет отличаться по причине наличия в них большого количества токсических веществ.

Это запах может ощущаться при нахождении рядом с машиной и даже в салоне, когда двигатель работает на холостых на прогреве.

Посторонние звуки под днищем

Звенящие звуки под днищем автомобиля могут указывать на процесс разращения катализатора частички которого попадают в выхлопную систему и бьются об ее элементы.

Задиры на цилиндрах

Эта тема уже затрагивалась выше. Является последствием предыдущего раздела. Выявляются задиры только эндоскопом в автосервисе.

Звенящий звук под машиной – первый звоночек, что стоит воспользоваться этой услугой.

Проверка катализатора эндоскопом

Прибор нужно запустить в выхлопную систему через отверстие первого датчика кислорода так как всю основную нагрузку на себя берет часть катализатор от двигателя. Для этого датчик придется выкрутить.

Соты правильной формы, не забитые и не оплавленные, указывают на исправность устройства.

Проверка датчиков кислорода

Для диагностики используется одни из автосканеров, к примеру ELM 327 и специальное приложение на смартфоне.

Устройство подключается к специальному разъему через провод, или по Блютус.  

Проверка происходит только на прогретом моторе работающим на холостых оборотах.

Запустите приложение, зайдите в нужный раздел и сравните существующие показания датчиков с эталонными.

Читайте по теме: как проверить лямбда зонд.

Что делать с неисправным катализатором?

Стоит отметить, что катализатор не получится отремонтировать. Единственный выход в случае его поломки — замена.

При этом проблема многих дилеров — отказ менять устройство по гарантии.

Специалисты объясняют это тем фактом, что поломка произошла из-за применения низкокачественного топлива, а гарантия, мол, на такие случаи не распространяется.

Единственный вариант, которые предлагается специалистами — произвести замену детали, что доступно не всем автолюбителям.

В частности, покупка нового устройства обходится в сумму от 30 до 160 тысяч рублей.

Причина такой дороговизны — сложность конструкции и наличие в составе драгоценных металлов.

Нельзя не учитывать и еще один фактор — высокие затраты на прохождение «растаможки», что и формирует столь высокую цену.

Про альтернативные варианты написано выше.  Это универсальные аналоги и пламегасители.

 

Обманка лямбда-зонда

Преимущество «подмены» — доступность по цене. Только экологичным такой вариант назвать его не выйдет.

Устройство имеет вид проставки, отдаляющей датчик от выходящих из системы газов.

В ряде случаев прибор имеет вид небольшой схемы из резистора или конденсатора.

Больше про обманку лямбда зонда читайте тут https://autokrepost.ru/obuchenie/918-lyambda-zond.html.

Может ли работать двигатель без катализатора?

Заводом-изготовителем предусмотрено так, что катализатор рассчитан на весь срок службы автомобиля.

А учитывая то, что устройство не дешевое, многие автолюбители задают вопрос, а может ли машина ехать без катализатора и как его заменить.

Какие проблемы может принести неисправный нейтрализатор?

Проблем в действительности много, выделим основные:

1. Постоянное Check engine на панели приборов морально давит на большинство водителей. Связано это с работой датчика кислорода.
2. Попадание частиц нейтрализатора в цилиндры двигателя, что приводит в дальнейшем к быстрому износу деталей цилиндропоршневой группы.

Рассмотрим особенность работы лямбда-зонда и как датчик влияет на появление ошибки Check engine. Как уже отмечалось выше, их может быть два.

Эта задача реализуется за счет подачи большего объема топлива, а, следовательно, обеднения смеси. Итог — падение мощности мотора, рост «прожорливости».

Что же касается блока управления, то он переходит в режим аварийной работы и начинает готовить «усредненный» вариант смеси.

После нейтрализатора устанавливают второй лямбда зонд, который в случае неисправности устройства или его отсутствия даст соответствующий сигнал ЭБУ на вывод ошибки.

При постепенном разрушении катализатора мелкая твердая пыль через выпускной коллектор в момент такта впуска, когда выпускной клапан еще не успел закрыться, в небольших количествах попадает в цилиндры.

В последующим такой пыли становится все больше и она начинает царапать стенки цилиндров при движении поршней. В дальнейшем это приводит к увеличению расхода масла и капитальному ремонту двигателя.

Чтобы избежать такой ситуации катализатор в таких автомобилях удаляется еще до того, как начал разрушаться.

Вместо последнего, как правило, устанавливают пламегаситель с обманкой (про этом написано выше) или перепрошивается ЭБУ под Евро 2.

Также важно понимать, что по причине повышенного содержание вредных веществ в выхлопе, автомобиль не сможет пройти техосмотр. Также могут спросить, почему отсутствует катализатор, ведь он является одним из компонентов транспортного средства.

В данном случае установка универсального аналога будет оптимальным решением.

Почему катализаторы воруют

От кражи катализатора не застрахован никто, особенно таксисты, авто припаркованное в малолюдных местах и машины с высоким клиренсом.

В последнем случае чтобы добраться до нейтрализатора снизу даже не придется поддомкрачивать автомобиль.

Для кражи используют болгарки с аккумулятором вырезая часть выхлопной системы тратя на это до 2-х минут.

Обезопасить себя, можно установив сигнализацию с датчиком наклона, тогда при наклоне авто при использовании домкрата, она сработает.

Также не видитесь на предложение мастеров увеличить мощность мотора за счет удаления исправного катализатора, установки пламегасителя и перепрошивки ЭБУ под Евро-2. Делают такие работы в автосервисе бесплатно, оставляя изделие себе. При этом еще и зарабатывая на этом.

А увеличение мощности буде незначительным (до 3%) и будущие проблемы этого не стоят.

Чем больше объем мотора у автомобиля, тем дороже в нем катализатор. Даже неисправное устройство, разрушенное в хлам, можно сдать и получить за него до 10 000 рублей и больше.  Поэтому их и воруют.

10 рекомендации специалистов

Важно запомнить:

1. Катализатор очищает выхлопные газы от вредных веществ и является важным компонентом в современном автомобиле.
2. Первые признаки неисправности устройства: потеря мощности, падет напор отработанных газов, резкий неприятный их запах, появление посторонних звуков под машиной.
3. Каталитический нейтрализатор может выйти рано из строя по причине некачественного топлива, неправильного стиля езды (по ухабам и кочкам, через высокие бордюры), что может вызвать деформацию устройства и разрушения его основы. Поломок в системе зажигания автомобиля.
4. Для выявления проблемы достаточно воспользоваться автосканером для выявления ошибок в ЭБУ, эндоскопом для проверки состояния блока цилиндров и катализатора визуальным осмотром.
5. Стоимость оригинального катализатора зависит от объема двигателя так как это прямо пропорционально влияет на размеры устройства и количества содержащихся в нем драгоценных металлов.
6. Лучшие менять оригинальный катализатор не на пламегаситель, на универсальный аналог, так проще будет пройти технический осмотр и это нанесет меньший вред экологии.
7. Применение пламегасителей с обманками, перепрошивка ЭБУ под Евро 2 может привести к непредвиденным последствиям и еще больше усугубить проблему.
8. На гарантийных автомобилях старайтесь сохранить катализатор если он исправен, не видитесь на «вкусные» предложения.
9. За работы по замене или удалению старого каталитического нейтрализатора можно расплатиться этим же изделием, т.е. работы обойдутся бесплатно. Просто оставлять в сервисе старый катализатор думая, что это лом не нужно. За него можно попросить деньги.
10. Некоторые автосервисы разводят неопытных автовладельцев, особенно девушек, предлагая удалить катализатор и оставить у них. В последующем они сдают устройство и зарабатывают на это.

Катализатор — устройство, которое сложно назвать жизненно необходимым для автомобиля. Его задачи сводятся в первую очередь к очистке выхлопных газов, отчего (хоть и незначительно) страдает мощность автомобиля.

Вот почему автолюбители все чаще избавляются от нейтрализаторов, рассчитывая сэкономить на замене в будущем и придать мотору дополнительных «лошадей».

Но такая работа требует высокой квалификации мастера и дополнительных настроек системы.