Автомобильный катализатор - что это такое? Катализатор: что такое? Зачем нужен катализатор на автомобиле? Нейтрализатор в автомобиле что.

Катализатор стал неотъемлемой частью современного автомобиля после того, когда экологи начали предъявлять более жесткие требования к выбросам в атмосферу отработанных газов.

Основной задачей каталитического нейтрализатора является снижение концентрации ядовитых соединений в выхлопных газах. В списке наиболее опасных продуктов горения нефтепродуктов значатся такие вещества, как остатки углеводородов (СН и СО) и окислы азота.

Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

Автомобильный катализатор встраивается в выхлопную систему транспортного средства. Он располагается сразу же после выпускного коллектора силового агрегата. В состав узла входят следующие основные детали:

• стальной корпус;
• термостойкая прокладка (утеплитель);
• блок-носитель.

1. Корпус каталитического нейтрализатора делается в виде стальной цилиндрической емкости, в которой имеется два отверстия для входа и выхода выхлопных газов. Соединение с трубами глушителя производится при помощи фланцев.
2. Термостойкая прокладка применяется для предотвращения проникновения газов в обход нейтрализующего блока. Одновременно утеплитель препятствует быстрому охлаждению выхлопных газов. Высокая температура внутри катализатора ускоряет протекание реакции между отработанными газами и металлом. По этим же соображениям узел устанавливается максимально близко к мотору.
3. Наиболее дорогостоящей и сложной частью автомобильного катализатора является блок-носитель. Основой блока становится керамическая вставка, которая изготовлена в виде сот. Такая форма позволяет увеличить площадь поверхности, где соприкасаются летучие вещества с катализатором.

Для каталитического разложения продуктов горения бензина и солярки используются такие драгоценные металлы, как родий, палладий или сплав платины и иридия. Некоторые производители делают блок-носитель из керамической ленты, которую в процессе производства сворачивают в компактный рулон цилиндрической формы.

Принцип работы автомобильного катализатора достаточно прост. Выхлопные газы попадают внутрь нейтрализатора, где соприкасаются с благородным металлом.

Благодаря высокой температуре в блок-носителе происходит несколько химических реакций. В результате опасные соединения (СО, СН, NO, NO 2) превращаются в пары воды и достаточно безвредные газы N 2 , CO 2 . За процессом следят специальные датчики (лямбда-зонды), которые всю информацию передают в «мозги» машины.

Полностью обезвредить выхлопные газы не способен ни один каталитический нейтрализатор, но добиться существенного снижения концентрации опасных соединений удается благодаря этому изобретению.

Почему катализатор выходит из строя

О поломке каталитического нейтрализатора водителю чаще всего сообщает сигнальная лампа на панели приборов «Check engine».

Это происходит в том случае, когда показания датчика перед катализатором сравнимы с данными лямбда-зонда, установленного на выходе нейтрализатора. Лампочка будет напоминать о неисправности до тех пор, пока автовладелец не заменит узел.

• В среднем срок службы автомобильного катализатора ограничивается пробегом в 100-150 тыс. км. Каждая порция отработанных газов после нейтрализации уносит с собой тончайший слой металла. Когда керамические соты полностью выгорят, химические реакции в них уже не происходят.
• Однако проблемы с узлом могут возникнуть гораздо раньше по целому ряду причин. Нередко виноват в гибели нейтрализующего устройства сам водитель. Достаточно пробить корпус и утеплитель при наезде на бордюр, чтобы катализатор вывести из строя.
• Преждевременный выход из строя происходит, если в автомобиле неисправна система питания или зажигания. В этом случае в глушитель попадает много несгоревшего топлива, которое оседает на поверхности катализатора.
• Негативно отражается на долговечности нейтрализатора и некачественное топливо. Оно не полностью сгорает в цилиндрах двигателя, поэтому соты блока-носителя быстро забиваются сажей.
• Использование бензина с большим содержанием тетраэтилсвинца может привести к поломке катализатора. Тетраэтилсвинец образует пленку на поверхности драгоценного металла, которая препятствует нейтрализации отработанных газов.

Как справиться с поломкой катализатора

К большому огорчению для автовладельцев каталитические нейтрализаторы не подлежат восстановлению. Вышедший из строя узел необходимо заменить. И здесь есть несколько неприятных для автолюбителя моментов.

Даже в гарантийный период эксплуатации машины замену автомобильного катализатора автосервисы пытаются выполнить за счет владельца. Сотрудники СТО объясняют причину такого решения тем, что хозяин транспортного средства использовал в процессе эксплуатации некачественное топливо.

Специалисты СТО могут предложить автомобилисту несколько вариантов решения проблемы. Обычно автовладельцы выбирают оптимальный для них выход, исходя из финансовых возможностей.

1. Установка оригинального каталитического нейтрализатора является идеальным способом устранения поломки. Однако стоимость такого узла достаточно высока (от 20 до 150 тыс. руб.), а полноценную гарантию на работу новой детали редко удается получить.
2. Вышедший из строя катализатор можно заменить универсальной моделью, которую можно подогнать под штатную выхлопную систему. Для ремонта прибегают к сварочным работам, встраивая «бочку» нейтрализатора на место неисправного узла. При этом менять другие детали глушителя не придется. Стоимость такого ремонта обойдется примерно в сумму от 10 до 20 тыс. руб.
3. Вместо катализатора в выхлопную систему можно установить и обычный пламегаситель. Это самый простой способ восстановления выхлопной системы. Для замены необходимо вырезать старый катализатор и по месту вварить пламегаситель.
4. Пламегаситель будет стабилизировать поток отработанных газов, снижать уровень шума, однако в атмосферу попадут все вредные соединения без очистки. Чтобы «мозг» автомобиля не выдавал ошибку, необходимо внести изменения в программное обеспечение авто.

Работа выхлопной системы автомобиля обеспечивается не одним устройством, а несколькими. Одним из них является каталитический нейтрализатор. В этой статье речь пойдет о том, что такое нейтрализатор и какова его роль в системе выхлопа автомобиля?

Назначение и устройство каталитического нейтрализатора

Нейтрализатор устанавливается в выхлопной системе автомобиля и применяется для максимального снижения токсичности выхлопного газа. Применение данного устройства осуществляется как на дизельных, так и на бензиновых двигателях и является обязательным для всех автомобилей, оснащенных двигателем внутреннего сгорания.

Современная конструкция нейтрализатора представляет собой специальный блок-носитель, корпус устройства и теплоизоляция. Основным элементом является блок-носитель, который изготавливается из специальной огнеупорной керамики. Внутри блока располагается большое количество сот (или, по-другому, ячеек). Такая конструкция позволяет значительно повысить площадь соприкосновения рабочих частей нейтрализатора с отработанными газами. Поверхность ячеек покрывается специальным слоем каталитического вещества. В качестве нейтрализатора может применяться родий, платина или палладий.

Суть действия катализатора заключается в следующем. Двигатель автомобиля не может обеспечить полное сгорание топлива и отправляет большое количество вредных газов в выхлопную систему автомобиля. Попадая в каталитический нейтрализатор, вредные газы контактируют с каталитическим слоем и окисляются. В процессе прохождения выхлопного газа по всему блоку-носителю, вредные вещества окисляются до конца, и на выходе получается самый обычный углекислый газ.

Применение трех металлов обеспечивает полное окисление трех разных веществ. Помимо углевода и оксида углерода, в отработавших газах может содержаться оксид азота, который также подвергается полному окислению и превращается в обычный безвредный азот. Таким образом, выхлопной газ становится менее вредным и оказывает меньшее отрицательное воздействие на окружающую среду.

Сам блок-носитель, обычно, размещен в металлическом корпусе, который предохраняет нейтрализатор от механических воздействий, например, ударов о неровности дорожного покрытия. Между блоком и корпусом прокладывается слой теплоизоляции, чтобы исключить передачу тепла на корпус. Применение теплоизоляции связано с особенностями работы нейтрализатора. Дело в том, что для успешного окисления вредных веществ необходима большая температура. Самая минимальная температура для успешного дожигания отработанных газов должна быть в пределах 300 градусов Цельсия. Для спортивных автомобилей этот параметр может достигать 1500-3000 градусов Цельсия. Теплоизоляция позволяет поддерживать температуру в заданных пределах и обеспечивает нормальную работу каталитического нейтрализатора.

Внутри блока устанавливается датчик кислорода. Это электрическое устройство сообщает водителю о том моменте, когда катализатор необходимо заменить. Если соты забиваются или керамический слой становится меньше, датчик срабатывает и посылает сигнал на электронный блок управления двигателем, который переводит работу мотора в аварийный режим и сигнализирует лампой на панели приборов, что необходимо выполнить проверку исправности систем. Часто, чтобы избавить от преждевременного и случайного срабатывания датчика, создают специальную обманку нейтрализатора, которая говорит датчику о том, что катализатор по-прежнему в норме. Это связано с тем, что замена каталитического нейтрализатора стоит очень дорого, и не каждый водитель может позволить себе такой ремонт. Так что, большинство водителей просто докатывают старую деталь до полного изнеможения и меняют нейтрализатор позже.

Помимо теплоизоляции, регулировать температуру работы нейтрализатор можно не только с помощью теплоизоляции. На температуру нейтрализатора может влиять и место установки. Так, например, для повышения температуры катализатора, его размещают прямо за выпускным коллектором, так как последний имеет высокую скорость и температуру нагрева.

Другое условие успешной работы нейтрализатора является повышенное обогащение топливовоздушной смеси.

Видео - Что убивает нейтрализатор газов?

Нейтрализатор на дизельном двигателе

Применение нейтрализаторов в дизельных двигателях стало не целесообразным. Дело в том, что температура работы дизеля ниже, чем у бензинового ДВС, а это значит, что катализатор не сможет справиться с поставленной задачей. Автомобильные эксперты разработали устройство, которое впрыскивает мочевину в систему выхлопа до того, как отработавшие газы достигнут катализатора. Такой подход позволяет ускорить процесс окисления и максимально возможно очистить выхлоп автомобиля. В конечном итоге, из трубы в большем количестве выходит водяного пара, чем продуктов сгорания.

Подведем итоги. Каталитический нейтрализатор является главной частью выхлопной системы и предназначен для очистки вредных выхлопных газов. Эксплуатация автомобиля без этого устройства запрещена и противоречит законам об экологии.

Общая информация по катализаторам.

Автомобильный катализатор и его роль в выхлопной системе

Катализатор имеет удивительно простое устройство, но воздействие его очень велико. Из этой статьи вы узнаете, какие загрязняющие вещества образуются в результате работы двигателя, и как каталитический преобразователь справляется с каждым из них, сокращая выбросы вредных выхлопных газов.

Автомобильные катализаторы

На дороги ежедневно выезжают миллионы автомобилей, и каждый из них - источник загрязнения воздуха. Особенно это чувствуется в крупных городах, где выхлопные газы автомобилей могут создавать большие проблемы.

Для решения этих проблем каждая страна издает свои законы, которые ограничивают допустимый уровень загрязнения, который может создавать каждая машина. За прошедшее время автопроизводители внесли много улучшений в конструкцию автомобильного двигателя и топливных систем, чтобы соответствовать этим требованиям. Одно из значительных изменений произошло в 1975 году - именно в этом году появилось новое устройство, называемое каталитическим преобразователем (конвертером) или просто катализатором. Работа каталитического преобразователя заключается в преобразовании вредных выхлопных газов в менее вредные прежде, чем они покинут выхлопную систему автомобиля.

Выбросы загрязняющих веществ

В целях сокращения выбросов, современные автомобильные двигатели тщательно контролируют количество сжигаемого ими топлива. Их задача - сохранить соотношение "воздух-топливо" как можно ближе к идеальной точке, называемой стехиометрической. Теоретически, при этом соотношении все топливо сгорит с использованием всего имеющегося в воздухе кислорода. Для бензина стоихиометрический коэффициент - около 14,7:1, что значит, что при сожжении одной единицы бензина будет сожжено 1 4 , 7 единицы воздуха. фактически во время езды сгорание топливной смеси немного отличается от идеального соотношения. Иногда смесь может быть бедной (при коэффициенте "воздух-топливо" выше, чем 14,7), или, наоборот, насыщенной (при более низком коэффициенте).

Основные загрязняющие вещества, вырабатываемые двигателем, это:

газообразный азот (N 2 ) - воздух состоит на 78 процентов из газообразного азота, и большая часть его проходит сквозь автомобильный двигатель

диоксид углерода (СО 2 ) - один из продуктов сгорания. Углерод из топлива соединяется с кислородом воздуха.

водяной пар (H 2 O) - еще один продукт сгорания. Водород из топлива соединяется с кислородом воздуха.

Это выбросы в основе своей не опасны, хотя, как считается, выброс углекислого газа (СО 2 ) способствует глобальному потеплению. Но так как процесс горения никогда не совершенен, небольшое количество гораздо более вредных выхлопных газов выделяется при работе двигателя автомобиля. Именно на снижение их уровня ориентированы каталитические преобразователи:

окись углерода (СО) - ядовитый газ без цвета и запаха

углеводороды, также известные как летучие органические соединения - один из главных компонентов смога, образуется за счет неполного сгорания топлива

оксиды азота (NO и NO 2 , которые часто объединяют под обозначением NO x ) - также являются компонентом смога, а также кислотных дождей, оказывают влияние на слизистую человека.

В следующем разделе мы рассмотрим, какие именно процессы происходят внутри каталитического преобразователя.

Как катализаторы сокращают вредные выбросы в выхлопных газах

Если вспомнить химию, то катализатор - это вещество, которое ускоряет или вызывает химическую реакцию, само не входя в продукты реакции. Катализаторы участвуют в реакции, но не являются не реактивом, ни продуктом реакции. Так, для человеческого организма естественным катализатором многих важных биохимических реакций являются ферменты.

В каталитических преобразователях существуют два различных типа катализаторов: восстанавливающий катализатор и окислительный катализатор. Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим катализатором (обычно это платина, родий и/или палладий). Идея заключается в том, чтобы создать структуру, которая подставляет под поток выхлопных газов максимальную площадь катализатора и свести к минимуму задействованное при этом количество самого катализатора, так как используемые материалы весьма дороги. В некоторых преобразователях даже стали использовать золото с примесью более традиционных катализаторов. Золото дешевле по сравнению с остальными катализаторами, и может повысить степень окисления на 40 процентов, что необходимо для снижения количества вредных газов.

Большинство современных выхлопных систем в автомобилях оснащены тремя каталитическими преобразователями, по одному для каждого из веществ, выброс которых необходимо уменьшить.

Восстанавливающий катализатор - первый этап каталитического преобразователя. Он использует платину и родий чтобы уменьшить выбросы NO x . Когда молекула NO или NO 2 встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород - O 2 . Атом азота же связывается с другим атомом азота, образуя N 2 .

Окислительный катализатор - второй этап каталитического преобразователя. Он снижает количество несгоревшего топлива и окиси углерода в результате их сжигания (окисления) с помощью таких катализаторов, как платина и палладий. Этот катализатор также помогает СО вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ СО 2 .

Существуют два основных вида конструкций, используемых в каталитическом преобразователе - это конструкция по типу "соты" и "керамические бусины". Большинство автомобилей используют сотовые структуры.

Следующий раздел посвещен третьей стадии процесса преобразования, и тому, как добиться от своего каталитического преобразователя лучшего результата.

Контроль загрязнения и повышение эффективности выхлопной системы

Третьим этапом преобразования является система управления, которая контролирует поток выхлопных газов и использует эту информацию для управления системой впрыска топлива. Один датчик кислорода установлен выше автомобильного катализатора, то есть ближе к двигателю, чем сам преобразователь. Этот датчик говорит компьютеру двигателя, сколько кислорода содержится в выхлопе. Компьютер двигателя уменьшает или увеличивает количество кислорода в выхлопных газах за счет регулировки количества воздуха, поступающего к топливу. Эта схема позволяет контролировать двигатель компьютера, чтобы убедиться, что двигатель работает на соотношении, близком к стехиометрической точке, а также чтобы убедиться, что в выхлопных газах достаточно кислорода для работы окислительного катализатора для окисления несгоревших углеводородов и СО.

Возражения и сомнения, возникающие у клиентов.

Катализатор дожигает несгоревшее топливо.

Это, конечно же, не так. Катализатор работает по другому принципу. Он благодаря специальному покрытию на сотах и с помощью химической реакции, т. е. процесса окисления, разрушает вредные соединения, содержащиеся в выхлопных газах. В их состав входят: CO (угарный газ), CH (сажа), NO и NO2 (оксиды азота). На выходе же исправного катализатора получается относительно безобидная по эко-нормам смесь углекислого газа (CO2), воды (H2O) и азота (N2).

Напомним что «соты», это внутренняя структура катализатора, обеспечивающая большую площадь контакта с выхлопными газами. Они могут быть выполнены из керамики или металла. Напыление состоит из платино-иридиевого сплава - он и выполняет функцию химического катализатора. В ходе этой реакции высвобождается тепло, которое и позволяет работать катализатору продуктивно.

Машина с катализатором требует особого топлива.

Это тоже неправда, хотя и есть в этом вопросе свои «но». Первое, это ни в коем случае не использовать этилированный бензин. Он практически мгновенно уничтожает каталитический слой в нейтрализаторе и циркониевое напыление лямбда-зонда. В итоге соты катализатора оплавляются, и проходимость выхлопных газов сквозь него прекращается.

Второе - некачественный («бадяжный») бензин. При его сгорании в выхлопных газах содержится большое количество сажи и остатков недогоревшего масла. Все это также забивает соты и препятствует свободному прохождению газов. Катализатор и в том, и в другом случае быстро придет в негодность, поэтому лучше использовать простой бензин более или менее приличного качества.

Катализатор недолговечен и быстро выйдет из строя.

Ну, здесь все зависит от того, что подразумевается под словом «быстро». По сути, катализатор способен надежно и долго работать только с двигателем, оборудованным электронным зажиганием и системой впрыска с микропроцессорным управлением.

В среднем ресурс катализатора колеблется в пределах 80-150 тысяч км пробега. Это при условии исправной работы систем зажигания и питания, а также при использовании качественного топлива. Потом катализатор, который, по сути, выполняет функцию фильтра выхлопных газов, подлежит замене и это само собой разумеется. Нет вечных фильтров.

Но на его долговечность могут влиять и другие причины. Например, механические повреждения. В большинстве применяемых катализаторов соты изготавливаются из керамики, и поэтому они достаточно хрупкие. Удар по катализатору может легко его повредить.

Есть и второй враг керамики - это вода. Температура работающего катализатора достаточно высока. При попадании на него воды соты не выдерживают резкого перепада температур и приходят в негодность.

Металлические катализаторы в этом плане более надежны, но и они не устоят перед переобогащенной топливной смесью, вызванной неполадками в системе питания двигателя.

Катализатор «подрезает» мощность двигателя.

Что касается совершенно исправных катализаторов, то это в корне не верно. Хотя он и имеет суммарную площадь поверхности сот примерно 20 тысяч м2, он не мешает прохождению выхлопных газов, и поэтому не может влиять на мощность двигателя.

А вот неисправный или забитый катализатор, в самом деле, снижает проходимость выхлопных газов, в результате чего автомобиль начинает лишаться мощности. Внутри неисправного катализатора температура может возрасти настолько, что керамика оплавляется и полностью перекрывает путь выхлопным газам. Естественно, ничего хорошего это двигателю не сулит. Поэтому и рекомендуется менять катализатор через каждые 100 тысяч км независимо от его рабочего состояния.

Катализатор дорогой, потому что предназначен для «крутых» машин.

Это полная чушь. Для современных - да, для «крутых», пожалуй, нет (в дорогих спортивных версиях катализаторы не предусмотрены). Нельзя забывать о том, что наряду с повышением мощности, улучшением комфорта и безопасности пассажиров, конструкторов не менее волнует вопрос повышения экологичности двигателей. И катализатору в этом деле отведено особое место, ведь он, по сути, очищает отработанные газы.

Дороговизна же этого агрегата объясняется его производством. Это достаточно дорогой и сложный в техническом плане процесс. Кроме того, в качестве катализатора используется дорогостоящая платина, которая способна противостоять соединениям серы, а для большей эффективности работы в каталитический слой нейтрализатора к платине добавляют палладий и редкоземельный элемент родий. Поэтому когда мастер вам предложит «почти задаром убрать эту ненужную штуковину», помните, что у него в этом деле есть свой пиковый интерес, он «наварится» и на вас, и на драгметалле с вашего катализатора.

После удаления катализатора нужно перепрограммировать «мозги» автомобиля.

Ну, начнем с того, что удалять исправный катализатор - это просто глупость, т. к. ни на что кроме очистки ваших же выхлопных газов не влияет. Ну, если уж вы по какой-то причине решили…

Для автомобилей с системой уровня выхлопных газов Евро-2 ничего перепрограммировать ненужно. Катализатор в них является независимой частью системы и не связан с блоком управления. А вот с системами уровня Евро-3 все несколько сложней. Катализатор просто так удалить не получится. Блок управления нужно перестроить под Евро-2. В противном случае у вас будет постоянно загораться ошибка «Низкая эффективность катализатора».

Но бывают случаи, когда «борт» специально настраивают на спортивный режим. Тогда действительно лучше снять катализатор, так как, если в настройках отключена диагностика пропусков зажигания, недогоревший в цилиндре бензин начнет поступать в катализатор и догорать там. Это чревато большим перегревом катализатора, который может привести к пожару автомобиля.

Катализатор напрямую связан с кислородным датчиком.

Это конечно полная чушь. Просто иногда мастера рекомендуют после удаления катализатора немного подрегулировать контроллер. Делается это для того, чтобы немного обогатить смесь за счет увеличение лямбда-фактора (0,8-0,9). Это дает небольшую прибавку в мощности. При наличии катализатора подобные «шалости» невозможны.

Правда, есть у них и кое-что общее - они оба «умирают» от тетраэтилсвинца. Поэтому мнение, что с удаленным катализатором можно ездить на этилированном бензине не совсем справедливое. Если в системе управления применяется кислородный датчик, то нельзя.

Ну что ж, если со всеми «непонятностями» мы более или менее разобрались, дадим напоследок несколько полезных советов.

Проверка катализатора на исправность

Проверить катализатор, насколько он работоспособен, можно таким способом:

на холостом ходу выдавите педаль газа до предела, контролируя при этом обороты по тахометру. Если двигатель спокойно раскручивается до максимальных оборотов и срабатывает ограничитель - катализатор исправен. Если же стрелка тахометра не доходит до красной зоны и ограничитель оборотов не включается, то очевидно, что пропускная способность катализатора понижена, и он требует замены. Правда, подобный способ эффективен лишь в том случае, когда работа других систем в норме.

Падение давления выхлопа или полное его отсутствие тоже свидетельствует о неисправности катализатора, но это уже верный признак того, что он «умер».

На СТО существуют свои методы проверки. Как правило, все начинается с проверки лямбда-зонда. В случае его поломки на блок управления подачей топлива подается сигнал об избытке или нехватке кислорода, что соответственно вызывает обогащение или обеднение горючей смеси. Если же лямбда-зонд и другие датчики двигателя полностью работоспособны, то значит проблема именно в катализаторе.

Есть и еще один довольно простой способ проверки - на просвет. Так как соты рабочего элемента катализатора прямые, а стенки весьма тонкие, то его легко можно просветить фонарем. Те области, которые останутся темными, являются забитыми. Недостаток в этом способе один - катализатор нужно снять с автомобиля.

Как избежать проблем с катализатором

Чтобы избежать проблем с катализатором, нужно придерживаться следующих правил эксплуатации:

- заправлять автомобиль только качественным бензином;

- не запускать двигатель с «толкача», так как попадающее в катализатор несгоревшее топливо может привести к его перегреву и соответственно выходу из строя (поверьте, дешевле купить новый аккумулятор);

- если двигатель не запустился после двух-трех попыток, необходимо сделать паузу, чтобы скопившееся на поверхности устройства топливо успело испариться;

- если при устранении неисправностей электрооборудования требуется включить зажигание, во избежание попадания топлива в выхлопную систему и катализатор необходимо отключить реле питания топливного насоса;

- на работающем двигателе нельзя проверять наличие подачи тока высокого напряжения на свечи зажигания, снимая с них наконечники высоковольтных проводов, так как топливо из неработающего при этом цилиндра попадает в катализатор;

- вероятность выхода из строя катализатора повышается из-за выброса в систему выпуска порции несгоревшего топлива при перебоях в работе двигателя из-за отказа одной из свечей зажигания или пробоя высоковольтного провода.

Каталитические нейтрализаторы начали применять еще в прошлом веке для снижения токсичности автомобильного двигателя с искровым зажиганием.

Внутри нейтрализатора расположен пористый несущий материал - керамический блок с сотовой структурой. На поверхность керамического блока нанесен промежуточный слой активаторов, а поверх него - каталитически активный слой из благородных металлов (платины, палладия и родия). На каталитически активном слое происходят химические реакции, при которых ядовитые вещества отработавших газов: оксид углерода и оксиды азота - превращаются в диоксид углерода и элементарный азот, а углеводороды - в диоксид углерода и водяной пар. Степень очистки отработавших газов в исправном нейтрализаторе достигает 98%.

Работает без расхода активного вещества. В современных автомобилях с нормами токсичности Евро-4 и Евро-5 каталитические нейтрализаторы располагают максимально близко к выпускным отверстиям и крепят шпильками или болтами через прокладку к головке блока цилиндров.

Столь тесное соседство массивного и горячего каталитического нейтрализатора с затрудняет компоновку моторного отсека и приводит к повышению температуры в подкапотном пространстве. Но зато прогрев активной зоны катколлектора после пуска двигателя происходит быстрее. Ведь только прогретый катализатор способен эффективно очищать отработавшие газы. Каталитические реакции эффективно идут только при температуре свыше 300 градусов Цельсия.

Для правильной работы системы перед каталитическим блоком и сразу за ним устанавливают (лямбда-зонды). Стоящий до нейтрализатора датчик называют управляющим, а установленный после - диагностическим.

В мировой практике используется и другое расположение каталитического нейтрализатора. Такая схема с расположением бочонка каталитического нейтрализатора под днищем автомобиля появилась на заре применения этого способа снижения токсичности отработавших газов и до сих пор используется, например, на автомобилях фирмы Renault при нормах Евро-4 и даже Евро-5.

Каталитический нейтрализатор считается надежным элементом конструкции современного автомобиля, и производители не предусматривают регламента по его замене. То есть, по их мнению, срок службы катколлектора или элемента под днищем автомобиля должен быть равен сроку службы всего автомобиля. Тем не менее практика показала, что каталитические нейтрализаторы далеко не всегда служат безупречно.

Что может случиться с нейтрализатором?

Первой неисправностью активного элемента катколлектора является его оплавление, проявляющееся в виде спекания сот и приводящее к затрудненному проходу отработавших газов. Обычно это происходит после того, как превышен порог температуры газов в 900 градусов.

Второй возможный сценарий повреждения катколлектора - это разрушение керамики. Иными словами, она начинает крошиться.

И третий - это просто забитый продуктами неполного сгорания топлива и масла нейтрализатор, не дающий двигателю «дышать».

Ряд производителей используют вместо керамической основы металлическую пористую структуру. В народе такое решение считают более прочным.

Оплавление (спекание) сот диагностируется по падению мощности двигателя - разгон со временем становится все хуже, вплоть до того, что двигатель перестает набирать обороты «до отсечки» даже без нагрузки. Максимальная скорость - все ниже, а пуск двигателя, как холодного, так и прогретого, затрудняется. В дальнейшем он вообще перестает пускаться. При такой неисправности загорается сигнализатор Check-Engine, и вообще не заметить его трудно.

Гораздо коварнее дефект, при котором частицы керамики начинают выкрашиваться с поверхности сот. Причиной разрушения керамики чаще всего является некачественное , которое догорает на такте выпуска. Причем крошение начинается в самой горячей зоне, на кромках сот, расположенных ближе к двигателю.

При работе двигателя на разных режимах может происходить заброс части отработавших газов обратно в цилиндры двигателя. Керамическая пыль, являющаяся абразивом и попавшая с потоком газов в цилиндр, быстро выведет из строя поршневую группу и приведет к задирам на стенках цилиндров.

Впрочем, опасно это явление далеко не для всех двигателей. Мы даже не будем говорить про модели, у которых нейтрализатор вопреки общемировым тенденциям закреплен под днищем автомобиля, а потому вредоносным частицам пришлось бы преодолеть почти метр «против течения». Некоторые производители благодаря применению верных конструктивных решений избежали этих проблем или сумели вовремя их устранить.

Как дела с гарантией?

Характерен пример с мотором QR фирмы «Ниссан». Эти двигатели, например, устанавливались на первого поколения (Т-30). При пробеге не более 40–60 тыс. км происходил именно тот процесс, о котором мы писали выше. Двигатели выходили из строя по увеличенному износу цилиндров из-за частиц разрушенного керамического блока. Но компания «Ниссан» заняла по данному вопросу правильную позицию. Заменяли по гарантии блок цилиндров с поршневой и коленвалом (шорт-блок) и, естественно, катколлектор, причем на модернизированный. Тогда даже владельцы легко отличали новый катколлектор от старого по углу наклона кислородного датчика. С таким же явлением столкнулись и владельцы автомобилей Toyota Camry прошлого поколения, только там износ проявлялся позже, к пробегу около 100 тыс.км. И в этом случае встречались владельцы, успевшие по гарантии восстановить автомобиль, но были и те, кто не успел.

На фоне такого отношения к потребителю резко негативное отношение вызывает позиция, занятая концерном Kia. В сервисной книжке автомобилей этой марки до начала 2016 года красовалась надпись, что гарантийные обязательства на каталитический нейтрализатор простираются вплоть до 1(!) тысячи километров. Грубо говоря, на две заправки топливом, а потом «плохой русский бензин» может повредить каталитический нейтрализатор, но фирма за это уже не отвечает. Правда, с 2016 года была продлена до 150 тыс. км.

Теперь поподробнее рассмотрим, что следует и чего не следует делать владельцу автомобиля, чтобы нейтрализатор прослужил долго и счастливо.

Причины выхода из строя каталитического нейтрализатора:

1. Плохое качество - чаще всего с низким октановым числом. Система управления двигателем переходит на позднее зажигание. Это вызывает догорание смеси на выпуске и рост температуры отработавших газов.
2. Неправильная работа системы зажигания (пропуски зажигания). Не сгоревшее в одном цилиндре топливо тут же поджигается и горит в нейтрализаторе.
3. Механическое повреждение каталитического нейтрализатора. Повышенная вибрация силового агрегата и удары по катализатору приводят к крошению керамического блока.
4. Термоудары. Мгновенное охлаждение раскаленного нейтрализатора при преодолении лужи, к примеру, может вызвать трещины керамического элемента.
5. Неправильный состав топливовоздушной смеси, вызванный, например, неисправностью датчика кислорода. Тот же эффект вызовут негерметичные, льющие форсунки.
6. Добавление в бензин. Коктейли от непроверенных производителей или нарушение концентрации могут повышать температуру сгорания на выпуске.
7. Самые новые конструкции двигателей с минимальной токсичностью запрограммированы на быстрый прогрев нейтрализатора. В условиях холодов для ускорения прогрева вначале блоки управления двигателем очень переобогащают смесь, которая догорает на поверхности нейтрализатора.
8. В истории существовали откровенные дефекты конструкции нейтрализатора. Например, Suzuki проводила отзывную кампанию по сплошной замене нейтрализаторов на автомобилях .

Из личного опыта

Вторая половина девяностых. Я работал менеджером по автопарку в коммерческой фирме. Шеф вызывает и говорит: Карину (Toyota Carina Е) продавать будем. Езжай на мойку, и чтоб двигатель блестел, как…

Ну я и поехал. Команду шефа о качестве мойки передал. А мотор, хоть и впрысковый, но имел одну катушку зажигания и высоковольтный распределитель. На выезде начались перебои в работе двигателя. До офиса всего-то метров 300. Недотянул. Автомобиль глохнет, и под днищем как будто реактивный двигатель начинает работать. Гудит, машина трясется. Я выскочил, отбежал, а из выхлопной трубы струя черной гари летит вперемешку с искрами.

В общем, погорело и перестало. Вернулся к машине, открыл капот, вскрыл крышку распределителя, а там болото. Влагу вытер, просушил и добрался-таки до офиса. А теперь ответьте на вопрос: где, по-вашему, горело топливо?

Ни для кого не секрет, что транспортные средства оснащенные двигателями внутреннего сгорания является одним из основных источников загрязнения окружающей среды - воздуха. С момента изобретения автомобиля до 80-х годов 20 века на проблему токсичного выхлопа не обращали особого внимания. На первом этапе количество транспортных средств было незначительным, соответственно и выбросы не представляли большой угрозы - концентрация в воздухе незначительная. Но постепенно, автомобиль перестал быть средством роскоши и стал средством передвижения, количество автомобилей росло с геометрической прогрессией, как и количество выбросов. Человеку пришлось задуматься над решением этой проблемы. И выход был найден. Но... состав и качество бензинов не позволяло применить изобретенное устройство, в последствии названное каталитическим нейтрализатором, для бензиновых двигателей, большое содержание свинца "убивало" устройство наповал. В 1992 году страны Евросоюза ввели на своей территории норму , которая устанавливала предельно допустимое содержание токсичных веществ в выхлопных газах автомобилей, фактический с этого момента не один автомобиль без каталитического нейтрализатора - не автомобиль.В течение каждых последующих 4-5 лет Евросоюз ужесточал эти нормы.

Еще на этапе разработки современного двигателя внутреннего сгорания главная задача - задача достижения оптимальных параметров работы, настройки, выполнения условий при которых будет достигнуты минимальные выбросы - достижения такого соотношения топливо-воздух (топливо-воздушная смесь), при котором все топливо будет сожжено. Для оптимального сгорания бензина, необходимо выполнение условия - соотношение воздух/бензин должно быть около 14.7/1, это означает, что на каждый литр бензина, необходимо 14,7 литров воздуха, это в теории. На практике, топливо-воздушная смесь далека от оптимального значения. Смесь бедная - воздух/бензин выше, чем 14,7, богатая - воздух/топливо ниже, чем 14.7. Причины - разные режимы работы двигателя, режимы движения.

• Азот (N2) - Air составляет 78 процентов азота, и большая часть этого проходит сквозь двигатель автомобиля.
• Углекислый газ (CO2) - это один из продуктов сгорания. Углерода в топливе связей с кислородом в воздухе.
• Водяной пар (H2O) - это еще один продукт сгорания. Водорода в топливных связей с кислородом в воздухе.

Углекислый газ, способствуют глобальному потеплению. Потому что процесс сгорания никогда не совершенна, некоторые небольшие количества вредных выбросов в атмосферу более производятся также в автомобильных двигателях.

Каталитические преобразователи предназначены для снижения:

• Окиси углерода (СО) - ядовитый газй, который не имеет цвета и запаха.
• Углеводорода или летучих органических соединений (ЛОС) являются одним из основных компонентов смога производится в основном из испарилась, несгоревших. Топлива.
• Оксида азота (NO и NO2, вместе именуемые NOx) являются фактором смога и кислотных дождей, что также вызывает раздражение слизистых оболочек человека.

Так что такое катализатор?

Вспомним химию. Катализатор - вещество, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию. Катализаторы участвуют в реакциях, но ни реагенты, ни продукты реакции, они катализируют. В человеческом организме, ферменты естественных катализаторов ответственность за многие важные биохимические реакции.

При каталитической очистке газов протекают одновременно две химические реакции:

1. Реакция восстановления, в результате которой у некоторых компонентов газов отбирается кислород:

2. Реакция окисления, в результате которой другие компоненты газов окисляются -дожигаются.

На сегодняшний день существует два различных типа работы катализатора: катализатором восстановления и окисления. Оба типа состоят из керамической структуры покрыта металлическим катализатором, обычно платина, родий и(или) палладий. Идея состоит в том, чтобы создать структуру, которая предоставляет максимальную площадь поверхности катализатора в поток выхлопных газов, а также сведение к минимуму количество катализатора требуется, так как материалы стоят очень дорого. Некоторые новейшие преобразователи даже начали использовать золото смешивается с более традиционными катализаторами. Золото стоит дешевле, чем другие материалы и может привести к увеличению окисления, химические реакции, что снижает загрязняющих веществ, до 40 %.

Снижение катализатора первой стадии каталитического нейтрализатора. Он использует платину и родий для снижения выбросов NOx. Когда NO или NO2 молекула связывается с катализатором, катализатор срывает азота атом из молекулы и имеет на нее, освобождая кислород в форме O2.Связи атомов азота с другими атомами азота, которые также застряли в катализаторе, образуя N2.

2NO => N2 + O2 2NO2 или => N2 + 2O2

2NO => N2 + O2 2NO2 => N2 + 2O2

Катализатора окисления является вторым этапом каталитического нейтрализатора. Это снижает не сгоревших углеводородов и окиси углерода при сжигании (окислительный) их в присутствии катализатора платины и палладия. Этот катализатор помогает реакция СО и углеводородов, а остальные кислорода в выхлопных газах. Например:

2CO + O 2 => 2CO 2

Есть два основных типа конструкций, используемых в каталитических нейтрализаторов - сотовая и керамические бусы. Большинство автомобилей сегодня используют сотовую структуру.

Третий этап преобразования системы управления, которая контролирует поток выхлопных газов, и использует эту информацию для управления системой впрыска топлива. Там на датчик кислорода установлен на входе в каталитический нейтрализатор, то есть это ближе к двигателю, чем преобразователь. Этот датчик сообщает движка, сколько кислорода в выхлопных газах. Двигатель компьютера можно увеличить или уменьшить количество кислорода в выхлопе, регулируя воздух-топливо. Эта схема управления позволяет двигателю компьютер, чтобы убедиться, что двигатель работает на близком к стехиометрической точке, а также чтобы убедиться, что есть достаточное количество кислорода в выхлопе, чтобы окисление катализатора для сжигания не сгоревших углеводородов и СО

Каталитический нейтрализатор делает большую работу по снижению загрязнения, но он все еще может быть существенно улучшилась. Одной из самых больших недостатков является то, что он работает только при достаточно высокой температуре. При запуске холодного автомобиля, каталитический нейтрализатор практически ничего не делает, чтобы уменьшить загрязнение в выхлопных газах.

Одним из простых решений этой проблемы состоит в перемещении каталитический нейтрализатор ближе к двигателю. Это означает, что горячие выхлопные газы достигают конвертер и он нагревается быстрее, но это может также сократить срок службы преобразователя, выставляя его на очень высоких температурах. Большинство автопроизводителей положение преобразователя под передним пассажирским сиденьем, достаточно далеко от двигателя для поддержания температуры до уровня, который не повредит ее.

Подогрев каталитического нейтрализатора является хорошим способом для сокращения выбросов. Самый простой способ для подогрева преобразователя является использование электрических нагревателей сопротивления. К сожалению, 12-вольтовых электрических систем на большинстве автомобилей не обеспечивают достаточной энергии или мощности для нагрева каталитического конвертера достаточно быстро. Большинство людей не будет ждать несколько минут, каталитический нейтрализатор, чтобы нагреться, прежде чем начать свою машину. Гибридные автомобили, которые имеют большой, высокого напряжения батареи может обеспечить достаточно энергии, чтобы разогреть каталитический конвертер очень быстро.

Катализаторы в дизельных двигателях не работают, а также в сокращении выбросов NOx. Одной из причин является то, что дизельные двигатели запустить прохладнее, чем стандартные двигатели и преобразователи работают лучше, так как они нагреваются. Некоторые из ведущих экспертов-экологов автоматического придумали новую систему, которая помогает бороться с этим. Они вводят раствор мочевины в выхлопную трубу, прежде чем он попадает на преобразователь, испаряться и смешиваться с выхлопными и создают химическую реакцию, которая приведет к снижению выбросов NOx. Мочевина, также известная как карбамид, является органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода. Это обнаруживается в моче млекопитающих и земноводных. Мочевина реагирует с NOx, чтобы производить азот и водяной пар, располагая более чем на 90 процентов окислов азота в выхлопных газах.

Каталитический нейтрализатор(катализатор ) - предназначен для понижения токсичности отработанных газов (выхлопных газов). В нейтрализаторе выхлопные газы при контакте с катализатором (веществом) значительно ускоряющим окислительные процессы преобразуется в СО2 и Н2О.

Если разрезать катализатор, то можно увидеть что он разделен на две камеры: камера окисления, камера восстановления. С камерой окисления вроде все понятно, смотри выше, а про камеру восстановления поговорим поподробнее. Камера восстановления - восстановительная среда для NO, позволяет химическим путем связать кислород содержащейся в выхлопных газах. При попадании выхлопных газов в камеру восстановления оксид азота превращается в аммиак, который разлагается в камере окисления.

Каталитические нейтрализаторы по типу носителя делят на керамические и металлические. Носителем выступает керамика в виде сот или метал. На сегодня более распространены керамические катализаторы. Основной недостаток керамического катализатора - хрупкость. Каталитический нейтрализатор находится за приёмной трубой глушителя (встречается объединенный) или непосредственно в выпускном коллекторе, очень редко за ним. При втором варианте ремонт очень трудоемкий и затратный. Катализатор в выпускном коллекторе установлен в большинстве новых автомобилях. Позволяет добиться экологических норм .

Катализатор - устройство предназначенное для снижения выброса вредных веществ в атмосферу с отработавшими газами образовавшимися в двигателе внутреннего сгорания автомобиля.

Система нейтрализации отработавших газов - совокупность компонентов, обеспечивающих снижение выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами при работе двигателя.

Какой срок службы катализатора?
Срок службы автомобильного катализатора главным образом зависит от качества автомобильного бензина. При определенных условиях катализатор можно убить выездив полный бак некачественного топлива. Средний срок службы катализатора от 180 до 200 тысяч километров.