Ресурс каталитического нейтрализатора автомобиля
Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора
В составе выхлопных газов автомобиля содержится довольно много токсичных веществ. Для предотвращения их попадания в атмосферу используется специальное устройство, получившее название “каталитический нейтрализатор” (более известный как “катализатор”). Он устанавливается на автомобилях, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, работающих как на бензине, так и на дизельном топливе. Зная принцип работы катализатора, вы сможете понять важность его работы и оценить последствия, которые может вызвать его удаление.
Конструкция и функции каталитического нейтрализатора
Нейтрализатор является частью системы выхлопа. Он располагается сразу за выпускным коллектором двигателя. Катализатор состоит из:
Главная функция каталитического нейтрализатора – это нейтрализация трех основных токсических компонентов отработавших газов, поэтому он получил свое название – трехкомпонентный. Вот эти нейтрализуемые компоненты:
Принцип действия катализатора
На практике трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет следующий принцип действия:
Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то возле катализатора всегда находится сажевый фильтр. Иногда эти два элемента могут быть совмещены в единую конструкцию.
Рабочая температура катализатора играет решающую роль в эффективности процесса нейтрализации токсичных компонентов. Реальное преобразование начинается только после достижения 300°С. Идеальной, с точки зрения эффективности и срока службы, считается температура от 400 до 800°С. В диапазоне температур от 800 до 1000°С наблюдается ускоренное старение нейтрализатора. Длительная работа при температуре свыше 1000°С оказывает губительное воздействие на катализатор. Альтернативой керамике, выдерживающей высокие температуры, является металлическая матрица из гофрированной фольги. Катализаторами в такой конструкции выступают платина и палладий.
Срок службы катализатора
Средний ресурс катализатора составляет 100 тыс. километров пробега, но при правильной эксплуатации он может исправно функционировать и до 200 тыс. километров. Основные причины раннего износа – неисправность двигателя и качество топлива (топливовоздушной смеси). При наличии обедненной смеси происходит перегрев, а при слишком богатой возникает засорение пористого блока остатками несгоревшего топлива, что препятствует протеканию необходимых химических процессов. Это приводит к тому, что срок службы каталитического нейтрализатора существенно снижается.
Еще одной распространенной причиной неисправности керамического катализатора являются механические повреждения (трещины), возникающие при механических воздействиях. Они провоцируют быстрое разрушение блоков.
При возникновении неисправностей работа каталитического нейтрализатора ухудшается, что фиксируется при помощи второго лямбда-зонда. В этом случае электронный блок управления сообщит о неисправности, выдав на приборной панели ошибку «CHECK ENGINE». Также признаками выхода из строя являются дребезжание, увеличение расхода топлива и ухудшение динамики. В этом случае его меняют на новый (оригинального производства или универсальный). Почистить или восстановить катализаторы невозможно, а поскольку это устройство имеет высокую цену, многие автомобилисты предпочитают просто удалить его.
Можно ли удалить катализатор
При удалении катализатора его очень часто заменяют на пламегаситель. Последний выравнивает поток выхлопных газов. Его установка рекомендуется для устранения неприятных шумов, которые возникают при удалении катализатора. При этом, если вы выбрали именно удаление, лучше полностью снять устройство и не прибегать к рекомендациям некоторых автомобилистов пробить в нем отверстие. Подобная процедура улучшит ситуацию только на время.
В автомобилях, соответствующих экологическим стандартам Евро-3, помимо удаления катализатора необходима перепрошивка электронного блока управления. Ее обновляют до версии, в которой отсутствует каталитический нейтрализатор. Также можно установить эмулятор сигнала кислородного датчика, который избавит от необходимости перепрошивать ЭБУ.
Наилучшим решением при поломке каталитического нейтрализатора будет его замена на оригинальную деталь в специализированном сервисе. Таким образом будет исключено вмешательство в конструкцию автомобиля, а его экологический класс будет соответствовать заявленному производителем.
Катализатор выхлопных газов. Мифы и заблуждения.
Катализатор (не котолизатор — это совсем другое устройство и для других целей…), он же каталитический нейтрализатор, каталитический преобразователь или каталитический конвертер — это устройство в выхлопной системе автомобиля направленное на снижение токсичных выбросов в атмосферу путем восстановления оксидов азота до азота и кислорода, дожига угарного газа и несгоревших углеводородов. В химии катализатор — это вещество ускоряющее или вызывающее химическую реакцию, но само при этом на расходующееся. Такими веществами являются медь, никель, золото, палладий, родий, хром и большинство драгоценных и редких металлических элементов. Принцип работы автомобильного катализатора как раз и основан на способности веществ-катализаторов к ускорению химических реакций. Чаще всего расположен катализатор сразу после приемной трубы, однако иногда его устанавливают прямо на приемной трубе, т.н. катколлектор. Делают это для более быстрого прогрева, так как эффективно работает он только при температурах свыше 300-400С. Однако большой минус такого расположения слишком высокие температуры в рабочем режиме и неприлично маленький срок службы катализатора.
Основные вещества, присутствующие в выхлопе, являются безвредными.
Однако процесс горения не совершенен и помимо безвредных веществ при работе двигателя выделяются крайне токсичные, канцерогенные и довольно вредные для людей вещества.
углеводороды (CHx)
оксиды азота (NOx)
окись углерода (CO)
Современные катализаторы являются трехкомпонентными, т.е. оснащены тремя каталитическими преобразователями, по одному на каждое вещество, которое необходимо снизить. Трехкомпонентный катализатор представляет собой металлический корпус из нержавеющей стали, в котором находится «сотовая» керамическая 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, которое что удивительно дешевле других металлов-катализаторов). Керамическая конструкция более распространена, так как дешевле в производстве, однако у такой конструкции есть большой минус — хрупкость. Достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты треснули и осыпались. В каталитических преобразователях используются два вида катализаторов: восстанавливающий и окислительный.
Восстанавливающий катализатор использует платину и родий, чтобы уменьшить выбросы оксидов азота. Когда молекула оксида или двуокиси азота встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород. Атом азота же связывается с другим атомом азота, образуя газообразный азот N2.
Окислительный катализатор уменьшает количество несгоревшего топлива СН и окиси углерода СО путем их сжигания (окисления) с помощью платины и палладия. Этот катализатор также помогает оксиду углерода вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ. В упрощенном виде эти химические реакции выглядят следующим образом:
Вследствие этих реакций токсичные, вредные вещества CO, CHx и NOx восстанавливаются или окисляются в безвредную воду H2O, азот N2 и углекислый газ CO2.
Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с сокращением выбросов NOx. Одна из причин в том, что дизельные двигатели сами по себе функционируют в более низком температурном режиме, чем бензиновые, а преобразователи работают лучше при нагреве. 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. При этом возникает химическая реакция, которая уменьшает количество NOx. Карбамид, также известный как мочевина — органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода. Его можно обнаружить в моче млекопитающих и земноводных, что и объясняет такое название. Мочевина реагирует с NOx с получением азота и водяного пара, снижая количество оксидов азота в выхлопных газах дизельных двигателей более чем на 90 процентов.
Причины выхода катализатора из строя.
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 бензин может взорваться в катализаторе (что также может привести к тому, что соты рассыпятся), многократные пропуски зажигания быстро разрушают и даже оплавляют катализатор.
Для всех катализаторов:
-Некачественный (низкое октановое число, содержание смол, дизтоплива) и этилированный бензин.
-Попадание паров и частиц несгоревшего масла (зола не имеет значения) быстро забивают соты.
-Попадание в катализатор антифриза или «левых» жидкостей для промывки топливной системы.
-Переобогощенная топливно-воздушная смесь покрывает катализатор сажей и забивает его.
-Долгая работа двигателя на холостом ходу, пробочная езда, постоянные автозапуски и прогревы.
Признаки неисправного катализатора
-Автомобиль начинает «тупить», ухудшаются динамические характеристики, автомобиль перестает «тянуть», плавают обороты на холостом ходу, двигатель может не разгоняться выше определенных оборотов, катализатор может раскалиться докрасна и даже оплавиться кожух.
-Двигатель начинает «дизелить», громко и жестко работать (сильный подпор выхлопным газам).
-Характерный звон и дребезжание в районе катализатора (соты катализатора рассыпались).
-При перегазовке из выхлопа высыпается «крупа» или белая-серая пыль — частицы катализатора.
Катализаторы не подлежат ремонту, а только замене на родной, либо на универсальный аналог. Также возможна замена катализатора на пламегаситель, с ухудшением норм экологичности до Евро-0 с невозможностью въезда в города большинства цивилизованных стран.
Предпочтительней ставить универсальный катализатор:
-Если автомобиль младше 5-10 лет.
-Если вы не хотите загрязнять атмосферу.
-Если вы планируете выезжать за границу.
-Если вы самостоятельно проходите техосмотр.
-Если работа ДВС без катализатора имеет сложности.
В других случаях более предпочтителен недорогой вариант с пламегасителем и обманкой либо прошивкой.
Средний срок службы современных катколлекторов (находящихся в непосредственной близости к ДВС) около 100-150т.км., катализаторов который устанавливаются снизу авто, после «паука», не менее 250т.км. Нередки случаи жизни катализаторов более 500т.км., только у старых авто, разработки 90х годов, сейчас такое не встречается и считают за чудо, если катализатор прожил 250-300т.км. Все дело в толщине и прочности керамики — раньше не экономили…
Заблуждения и мифы по поводу катализаторов.
-Вопреки расхожим мнениям гаражных, диванных аналитегов и автомастеров, осыпающийся катализатор не может навредить двигателю, вызвать абразивный износ, даже с фазовращателями на впуске и выпуске и катколлектором. Подсос керамической пыли в двигатель попросту НЕВОЗМОЖЕН, особенно если углубиться и посмотреть диаграммы работы двигателя. Выпускные клапана на этапе впуска закрыты ВСЕГДА, когда давление в выхлопной системе превышает давление в камере сгорания. Поэтому керамическая пыль не может попасть в камеру сгорания и наделать задиров на юбках поршня и хоне цилиндров. Тем более при разборках таких двигателей (которые имеют явные задиры и разрушенный катализатор) никакие впрессованные частицы или частицы в масле или фильтрах нигде обнаружены не были. Максимум что может сделать катализатор — постепенно разрушиться и улететь в атмосферу, а вот последнее совершенно не полезно для людей, микрочастицы катализаторной пыли, попадая в легкие (вместе с сажей от дизельных двигателей и пылью выбитой шипами из асфальта) навсегда остаются там и постепенно, накапливаясь — вызывают СИЛИКОЗ, с рубцеванием и разрушением тканей легких и провоцированием развития рака. Как вам такой расклад — любители «псевдозеленых» технологий? Небольшое количество окисей азота и углеводородов покажутся просто страшилкой. Поэтому при малейших признаках разрушения — удаляйте катализатор, меняйте на пламегаситель, спасите жизни окружающих от керамической пыли.
-Вопреки все зеленеющим технологиям, при прогреве двигателя (особенно в мороз) катализатор не работает вообще, а для более быстрого прогрева комп начинает жутко богатить смесь. Адская углеводородная вонища с утра у стоянок (у некоторых богатит аж до черного коптящего дыма в самом начале прогрева — что там про безвредный выхлоп с катализатором?) от только что заведенной машины не только от того что катализатор не работает (если он еще есть…), но и от богатой смеси, предназначенной для прогрева этого самого катализатора. Выходит что авто, комп которых рассчитан на быстрый прогрев катализатора при запуске — загрязняет атмосферу гораздо сильнее, чем те, у которых катализатора нет изначально!
—Правильно рассчитанный инжекторный двигатель, с широкополосной лямбдой, а также двигатель с непосредственным впрыском в катализаторе не нуждаются совершенно. Их выхлоп в нормальных режимах работы, а также при прогреве не содержит ничего вредного (высоких температур нет — окиси азота отсутствуют, смесь чуть бедная или нормальная, поэтому СО и СН в выхлопе тоже не будет), исключая режим работы с «прогревом» катализатора. Особенно бесполезен катализатор ДВС с непосредственным впрыском, т.к. их режимы работы предполагают почти постоянное обеднение смеси с разным соотношением воздух/топливо, вредные выбросы таких двигателей — минимальны.
-Наличие катализатора в системе приводит к росту расхода топлива (при прогреве и при низких температурах — к существенному росту, т.к. катализатор греется несгоревшим топливом), снижению момента и мощности (из-за дополнительного сопротивления в выхлопе), снижению надежности всей системы в целом и добавляет дополнительных расходов на поддержание всей систем в работоспособном состоянии — дополнительные дорогие лямбда-зонды, собственно сами катализаторы, усложнение конструкции выхлопной системы, вместе с ее утяжелением. Думаю многие заметили, что чем «экологичней» автомобиль — тем он дороже…
Вместо того, чтобы правильно настраивать двигатели и исключать появления в выхлопе окисей азота, углеводородов и моноксида углерода (таких способов сейчас существует огромное количество), производители навешали болванок с керамикой, которые еще и нужно прогревать несгоревшим топливом и повышенной температурой выхлопных газов. Т.е. мы жертвуем расходом топлива и ресурсом всей системы лишь ради того, чтобы катализатор всегда был нагрет как минимум до 300-400С, чтобы он мог дожигать несгоревшее топливо, которое подается с избытком для прогрева этого самого катализатора! Идиотизм, да и только…
Т.о. катализатор выхлопных газов был бы очень полезен во времена карбюраторных двигателей с постоянно богатой смесью и плавающей стехиометрией, из-за отсутствия нормальной обратной связи. Но в современных двигателях, очень точно регулирующих смесь до десятых долей %, имеющих широкополостные лямбда-зонды, высокоточные форсунки, а то и непосредственный впрыск применение катализаторов единственное — получение сертификата Евро с все возрастающей цифрой…к сожалению, все современные «экологичные и зеленые» системы и нормы придуманы лишь для одного — извлечения прибыли, из потребителей, организаций, автопроизводителей и всех остальных…все это не борьба за экологию…это борьба ЗА БАБЛО.
Срок службы катализатора
На сегодняшний день любая система современного транспортного средства, который функционирует на бензине, не обходится без каталитического нейтрализатора. Основной функцией, которую выполняет катализатор, является осуществление процесса разложения вредных газов, которые производит двигатель ТС. В первую очередь, это такие вредные элементы, как окись углерода, окись азота, углеводород и иные. Образуются они в цилиндрах авто при сгорании топливной смеси.
В результате, данные газы становятся менее токсичными для окружающей среды и менее опасными для здоровья человека. Автомобильный катализатор служит своеобразным фильтром, посредством которого можно позаботиться о и так плачевном состоянии экологии нашей планеты, о чистоте воздуха вокруг. Срок службы катализатора, как и любой иной системы или автомобильной запчасти, не бесконечен. Сколько служит катализатор в машине будет зависеть от ряда факторов.
Нейтрализатор представляет собой устройство, которое имеет металлический корпус и патрубки на входе и выходе. Встроенный керамический блок имеет пористую структуру с многочисленными ячейками. Католический слой, который наносится на поверхность внутренних компонентов, может содержать палладий, родий или платину. При создании более дорогостоящих моделей катализатора может использоваться золото.
Устройство катализатора так же оснащено металлическим кожухом, который выполняет защитную функцию (защищает от различного рода механических повреждений). Сколько служит катализатор в машине, так же зависит от того, какой вид изделия в ней установлен:
Большим спросом пользуются первые два вида устройств, где для каждого присущи, как преимущества, так и определенные недостатки. То, из чего сделан авто катализатор, и какое его наполнение очень важно и отражается на сроке службы катализатора.
Для создания металлического КН применяется достаточно сложное технологическое оборудование, что позволяет в результате получить достаточно надёжное изделие. Такой катализатор стоек при высоких и низких температурных режимах, не поддаётся негативному механическому влиянию со стороны.
Передняя металлическая часть блока служит нагревательным элементом, а благодаря тонким стенкам несущего материала обеспечиваются невысокое аэродинамическое сопротивление. Такой каталитический нейтрализатор подходит для самых различных видов техники (в т.ч. повышенной мощности). К основным преимуществам металлического катализатора относится минимальный расход топлива и длительный период эксплуатации. Основным недостатком является высокая стоимость изделия.
Сотовая конструкция керамического катализатора на сегодняшний день очень популярна и чаще всего устанавливается на современных моделях ТС. Поверхность устройства так же покрывается благородными металлами, которые начинают своё действие от высоких температур.
Существенным преимуществом керамического катализатора является приемлемая цена, но срок его службы не превышает 120 тысяч километров. И это при условии, что заправляемый бензин будет хорошего качества, в ином случае, срок службы катализатора данного типа не будет превышать 80 000 км. Непосредственно на сроке службы отражается и хрупкость керамики, целостность которой нарушается от езды по некачественным дорогам.
Когда нужно менять катализатор машины?
Каталитический нейтрализатор является неотъемлемой частью выхлопной системы автомобиля, а точнее её глушителя. В основном конструкция катализатора представляет собой утолщённую часть глушителя, внутри которой находится сама сетка фильтра, от целостности которой и зависит срок службы катализаторов.
Сотовая структура фильтра дополняется редкоземельным напылением, что отражается на конечной стоимости готового изделия. Учитывая то, что стоимость запчастей, используемых при создании КН, достаточна высока, за его ремонт тоже попросят приличную сумму денег, не говоря уже о цене, установленной на новое оригинальное изделие (в случае необходимости замены вышедшего из строя фильтра). Данные цифры гарантированно удивят даже обеспеченного автолюбителя.
Многие владельцы современных моделей автомобилей даже и не знают, что на их авто установлен катализатор. Время знакомства непременно наступит, ведь ресурс катализатора ограничен, а иногда время, когда менять катализатор уже пора, может наступить значительно раньше отведённого ему граничного срока эксплуатации.
Конечно, раздумывать над вопросом: «Стоит ли менять катализатор?» владелец нового автомобиля скорее всего не будет, если продаст его в течении трёх-пяти лет с незначительным пробегом. Совершенно иная ситуация будет у владельца, который приобрёл подержанный автомобиль, пробег которого более 100 тысяч километров, ведь именно таков на сегодняшний день средний срок службы данных устройств. В данном случае ресурса катализатора хватит ещё не намного.
Ближе к концу отведённого срока эксплуатации соты авто катализатора подгорают, в результате чего каталитический нейтрализатор просто не способен справиться со своей основной функцией касательно очистки выхлопных газов. Признаки забитого катализатора сможет выявить даже неопытный водитель. Такой авто катализатор остаётся только демонтировать, а на его место установить новое оригинальное изделие или один из предлагаемых на рынке аналогов.
На каком пробеге лучше вырезать катализатор
«Как понять, когда нужно менять автомобильный катализатор?» —вопрос, на который на самом деле очень трудно ответить, ведь в каждом отдельном случае это может быть совершенно разный период времени и километраж пробега.
Очень важно своевременно выявить имеющиеся проблемы с КН, для того, чтобы вовремя произвести необходимые ремонтные работы с ним. К примеру, попавшая в мотор через выпускной коллектор керамическая пыль, может стать причиной выхода из строя выхлопной системы и двигателя машины, ремонт которого очень дорогостоящий.
К причинам преждевременного выхода из строя авто катализатора также можно отнести использование некачественного бензина, в составе которого находится ряд примесей. Замена фильтрующего элемента выхлопных газов может понадобиться уже на 130-140 тысячи километров пробега. Та же ситуация наблюдается и с устройствами, которые установлены на бюджетных марках ТС (их пробег может не достигнуть даже 50 000 километров).
Не стоит игнорировать сервисные сообщения, которые появляются на приборной панели современных авто. Ведь это специальный датчик выявил неисправность или износ КН, поломку мотора, а такие ситуации требуют немедленного обращения в специальную сервисную службу для проведения диагностики.
Только по результатам специальной проверки можно будет сказать, в каком состоянии находится катализатор, подлежит ли он ремонту или требует замены. Своевременное обращение за помощь позволит не только избежать появление серьёзных неисправностей с мотором, но и минимизировать затраты на ремонт.
Основные признаки и причины поломок катализаторов
Сколько служит катализатор зависит от типа и вида устройства и определяется производителем. Когда нужно менять катализатор на машине поможет определить граничная дата использования КН или показатель спидометра. Появление каких-либо иных признаков поломки в основном связаны с нарушением правильного функционирования двигателя.
Признаками того, что эксплуатационные характеристики и рабочие параметры оборудования снизились, свидетельствует:
Причинами преждевременного выхода из строя КН, кроме выше указанных могут быть:
Стоит ли менять катализатор
Когда старый авто катализатор выходит из строя, автовладельцу предстоит принять решение:
Процесс удаления катализатора непременно стоит доверять только профессионалам своего дела, имеющим опыт в данной области, ведь это достаточно сложная процедура. Из-за высокой стоимости оригинального изделия купить его может позволить себе не каждый, поэтому больше автовладельцев склоняются к варианту по удалению фильтрующего компонента выхлопной системы.
В нашей стране пока не столь жёсткое законодательство касательно токсичности выхлопных газов, как, например, на Западе, где существуют достаточно строгие экологические правила. В связи с этим, там каталитическим нейтрализатором в обязательном порядке должны быть оснащены все транспортные средства, тогда как у нас, даже удалив КН, без проблем можно по количественным показателям содержания тяжёлых металлов вписаться в допустимые нормы.
Кроме физического удаления фильтра специалисты, осуществляющие работы, должны позаботиться о корректном функционировании блока управления двигателя и расходомера воздуха, для чего устанавливаются специальные датчики обманки.
Удаление катализатора из системы на самом деле финансово выгодное дело, ведь нет необходимости в последующей замене катализатора, а его некорректная работа больше не будет отражаться на состоянии иных систем и запчастях автомобиля.
Удаление катализатора и мощность двигателя связаны, ведь отсутствие КН способствует увеличению мощности двигателя, при этом расход топлива заметно уменьшается. На самом деле причина, по которой вырезают катализаторы, может быть самой разнообразной, в основном всё зависит от предпочтений автомобилиста и его финансовых возможностей. Единственная проблема, с которой может столкнуться владелец авто без катализатора, так это штраф, который можно получить за езду на таком авто в странах Западной Европы. Удаление катализатора и экология — два процесса так же непосредственно взаимосвязанных между собой. Взвесив все плюсы и минусы удаления катализатора, каждый автолюбительдолжен решить для себя, будет ли он это делать или нет.