Катализатор автомобильный устройство принцип работы виды неисправности

Разновидности

На данный момент существует несколько разновидностей, дабы соответствовать требованиям современного экологического стандарта Евро-6. Самые распространенные варианты катализаторов автомобиля:

  1. Керамические — очистка выхлопа проводится механическим способом. Внутренний каркас выполнен из керамики, на поверхности которого путем напыления нанесены драгоценные металлы.
  2. Металлические — из какого материала изготовлены уже ясно. За счет этого достигнута повышенная упругость. Если сравнивать их с керамическими аналогами, то эти более надежны и прочны.
  3. Спортивные — их качество еще выше, нежели упомянутые выше. Делаются также из металла, но с большей пропускной способностью.

Первые два вида получили наибольшее распространение среди большого количества производителей.

Принцип действия

Если у кого-то еще остался вопрос, зачем все-таки в машине присутствует катализатор, стоит разобрать его принцип работы. Это можно представить так:

  1. Отработавшие газы топливовоздушной смеси из цилиндров двигателя направляются прямиком в катализатор, полностью заполняя его соты.
  2. Палладий и платина способствуют образованию реакции окисления, из-за чего остатки СН обращаются в водяной пар. Опасный и токсичный газ CO становится углекислым.
  3. Содержание родия позволяет преобразовывать токсичные оксиды азота в безвредные соединения.
  4. В атмосферу выпускаются газы, которые уже прошли очистку.

Иными словами все, что представляет угрозу, нейтрализуется или дожигается. И если убрать катализатор ничем хорошим для всех окружающих это не закончится. В тех машинах, где двигатель работает на дизельном топливе, рядом с катализатором присутствует сажевый фильтр, но иногда все это помещается под общий корпус.

Решающий фактор — это температурный режим. Нейтрализация токсичных веществ в отработавших газах возможна только при температуре 300 °С. оптимальные условия, при которых нейтрализуются вещества — 400-800 °С. Повышение же температуры до 800-1000 °C приводит к существенному сокращению срока службы. Длительная работа в таких жестких условиях губительно сказывается на сотах, которые могут оплавиться.

Работа автомобильного катализатора основана на применении веществ, ускоряющих горение нереализованного топлива в цилиндрах, тем самым, снижая до минимума выделение вредных веществ в атмосферу.

Огромное количество машин использует двигатель внутреннего сгорания, выхлоп которых представляет токсичные газы: оксид азота, монооксид углерода и несгорающие компоненты топлива. В целях сохранения экологически чистого воздуха в окружающей среде ученые разработали устройство, способное за 0,1 секунды выделить в токсичном газе вредные вещества и нейтрализовать их, не создавая при этом разрушительных воздействий двигателю. Катализатор (или каталитический конвертор, или нейтрализатор) переработав токсичные газы выделяет пары воды и кислород, углекислый газ.

Чтобы понять, как работает катализатор, необходимо увидеть его структуру внутри корпуса. Если разрезать верхнюю часть корпуса катализатора, то под нержавеющей крышкой конструкция представит собой два керамических блока, каждая из которых состоит из большого количества каналов (от 1000 до 3000).

С торцов блоки покрыты драгоценным металлом. Платина и родий на первом блоке, платина и палладий на втором, при этом первый является восстанавливающим, уменьшающим выбросы оксида азота, а второй окислительный. Окислительный катализатор (блок) уменьшает количество несгоревшего топлива и окиси углерода. Процесс происходит при высоких температурах, достигающих 750 градусов по шкале Цельсия.

Совместное использование драгметаллов обеспечивают реагирование с токсичными газами и производить на выходе из глушителя автомобиля безопасные продукты горения. Используемые драгметаллы (платина, родий, палладий) не подаются коррозии, но по ценовой политике – это самые дорогие материалы, используемые в катализаторах.

Чтобы максимально увеличить поверхность контакта металла с газами и была разработана система микроканалов, которые обеспечивают общую площадь металлов примерно равную площади футбольного поля.

Отработанный газ из цилиндров устремляется с огромной скоростью в каталитический нейтрализатор и в первую очередь проходит через соты (каналы) первого блока (восстанавливающий) платиново-родиевым покрытием. Молекулы платины, родия и оксида азота вступают в химическую реакцию. Эти металлы притягивают к себе молекулы кислорода, а свободные атомы азота взаимодействуют между собой. Результат – оксид азота превращается в кислород и азот, которые вместе составляют 99% того газа чем мы дышим.

Далее газы поступают во второй блок (окислительный), через тысячи микроканалов, покрытых платиной и палладием. Эти драгметаллы притягивают кислород. Высокие температуры заставляют объединяться монооксиду углерода с еще одной молекулой кислорода и, в результате наступает преобразование токсичного газа в углекислый газ – газ, из которого состоит обычная питьевая газировка.

Читать далее:  Основные неисправности системы охлаждения двигателя автомобиля

Помимо этого, еще есть молекулы негорючих веществ. Экстремально высокие температуры заставляют их рекомбинировать с молекулами кислорода. В результате, еще вырабатывается больше углекислого газа и вода.

Схема химических реакций, протекающих в блоках выглядят следующим образом:

  • CH O2 -{amp}gt; CO2 H2O;
  • NO CO -{amp}gt; N2 CO2;
  • CO O2 -{amp}gt; CO2;
  • NO H2 -{amp}gt; N2 H2O.

Таким образом, реализация в катализаторах ускорителей в виде драгметаллов позволяет получить химические реакции, нейтрализующие токсичные, вредные вещества CO, CHx и NOx с получением на выходе безвредной воды H2O, азота N2 и углекислого газа CO2.

Основная функция

В ходе работы двигателя образуются вещества, являющиеся продуктов сгорания топлива. А это уже серьезная опасность для человеческого организма. И окружающей среде это тоже не идет на пользу.

Тем не менее среди большинства автолюбителей гуляет немало споров касательно необходимости этого элемента. Кто-то согласен с тем, что это вынужденная мера, позволяющая снизить количество опасных веществ в выхлопной системе. Другие же считают его необязательным, а то и опасным. Остается только догадываться, что ими движет придерживаться своей точки зрения.

А между тем разработкой нейтрализаторов начали заниматься еще с 60-х годов прошлого столетия, когда мировую общественность стало беспокоить состояние экологической обстановки. И на то время численность веществ выхлопной системы никак не регулировалось. И первые стандарты появились только с 1970 года.

Катализатор автомобильный устройство принцип работы виды неисправности

Перед производителями возникла необходимость оснащать свою продукцию устройствами, которые снижают уровень веществ. И уже с 1975 года это уже обязательный элемент, без которого не разрешается использование любого транспортного средства.

Уже становится ясна функция катализатора и что мировая общественность не становится равнодушной к общему состоянию экологии родной планеты.

Краткая справка по применяемым в катализаторах драгметаллов

Платина – благородный металл серебристо-белого цвета. Название платине дали испанские завоеватели Южной Америки. В связи со сходством этого металла с серебром, но очень сильной тугоплавкостью им пренебрегали и даже топили в море, отделяя от россыпи золото, вследствие этого платина с испанского языка в буквальном смысле означает пренебрежительное к серебру слово «серебришко».

Началом применения платины в катализаторах послужило открытие в 1821 немецким химиком И.В. Деберейнером способности платиновой руды протеканию и ускорению ряда химических реакций, при этом сам драгметалл не претерпевал никаких изменений.

Родий – благородный драгоценный металл группы платиноидов с ярко изумительным холодным блеском серебристо-белого цвета, дорогой по цене, очень твердый, но хрупкий.

Металл с такими характеристиками является королем бриллиантов и самоцветов, находится в одном ряду по ценности с такими металлами как серебро, золото и платина.Родий – металл, получаемый путём переработки платины, при этом для получения 1 кг родия необходимо ее несколько тонн.

Применение родия в массовом количестве направлено в основном в автомобильной отрасли. Около 97% материала-сырья уходит на производство катализаторов — узлов выхлопной системы. Именно родий, являющийся катализатором по своей природе, способен перерабатывать выходящие из цилиндров двигателя токсичные газы.

Палладий – переходный металл серебристо-белого цвета с гранецентрированной кубической решёткой, в чистом виде довольно мягкий металл.

Катализатор автомобильный устройство принцип работы виды неисправности

Палладий часто применяется как катализатор, в основном, в процессе гидрогенизации жиров и крекинге нефти и в настоящее время активно используется в производстве автомобильных катализаторов.

Устройство и месторасположение обязательного элемента

За счет сот увеличена площадь контакта выхлопов с нейтрализующей поверхностью. Но из чего состоит эта нужная часть выхлопной системы? Основные составляющие идентичны, разве что могут быть разного исполнения:

  • Корпус — имеет входные и выходные патрубки.
  • Пористый блок — соты.
  • Каталитический слой — напыление из сплава драгметаллов в сотах.
  • Лямбда-зонд — датчика остаточного кислорода, который предоставляет сведения бортовому компьютеру, насколько хорошо выхлопы прошли очистку.
  • Металлический кожух — выступает как теплоизолятор и позволяет уберечь корпус от механического воздействия.

Что касается локализации, то эта деталь ставится за выхлопной трубой, являясь частью глушителя. Как правило, (в 70% случаев) располагается сразу за выпускным коллектором подкапотного пространства.

Практическое применение катализатора на автомобиле

Любой современный автомобиль с бензиновым и дизельным двигателем оснащается системой очистки токсичных газов — катализаторами.

Устанавливается катализатор непосредственно после приемной трубы или соединяется через разветвленные трубы к головке блока цилиндров и называется такая конструкция катколлектором. Второй способ наиболее чаще стал применяться на автомобилях, так как происходит ускоренный нагрев элементов катализатора.

После катализатора на автомобилях, принадлежащих к экологическим нормам Евро-3, Евро-4 и Евро-5 устанавливается датчик кислорода, который выполняет функции диагностические. Иными словами, диагностируемый датчик кислорода выполняет контроль эффективности работы катализатора и в случае превышения норм выхлопа загорается на панели приборов ошибка, сообщающая о критической работе катализатора. В этом случае необходимо проверить параметры работы двигателя и установить причину превышения норм допустимого выхлопа токсичных газов.

Читать далее:  Как заменить ШРУС на автомобиле ВАЗ пошаговая инструкция ремонта своими руками

Ресурс катализатора составляет ориентировочно от 100000 до 200000 километров пробега, но если двигатель на этом этапе работал без пропусков воспламенения в цилиндрах или их было незначительное число раз, то функционирование достигает и до 500000 км.

Как уберечь катализатор от повреждений и раннего износа?

Для этого необходимо знать причины, вызывающие ранний износ или его повреждение. Прежде всего необходимо обращать внимание к качеству заливаемого в бензобак топлива. В случае некачественного топлива, насыщенного искусственно ферритами, марганцем и другими инородными веществами, включая водяной конденсат, происходит засорение микроканалов, что приводит к противодавлению в выхлопной системе.

Обратный отскок выхлопных газов значительно нарушает работу газораспределительного механизма и в силу поступления в впускной тракт горячих отработанных газов усиливает износ поршневой группы и клапанов. Такое явление на некоторых типах автомобилей учитывается и устанавливается специальное устройство, называемое рециркулятором.

В бензиновых двигателях может быть внутренняя система рециркуляции и внешняя. Внутренняя система проектируется таким образом, чтобы выпускной клапан оставался некоторое время открытым в то время, когда уже открылся впускной клапан. Такое положение клапанов называют «перекрытием», обеспечивающей внутреннюю рециркуляцию газов и не требующей дополнительных компонентов. Внешняя работает с дополнительным компонентом, называемым клапан рециркуляции (EGR).

Благодаря системе рециркуляции отработанные газы, попадающие обратно во впускную систему, охлаждаются, что снижает расход топлива и количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.

Следующим фактором, влияющим на износ катализатора, является неисправность двигателя. Несбалансированная работа двигателя влечет к изменению топливоподачи. Топливо в значительном количестве начинает поступать в катализатор, забивая микроканалы и эффективность его резко падает. И, наоборот, если в систему поступает слишком мало топлива, бедная смесь, то катализатор начинает сильно греться, вызывая очень высокую температуру (выше 800 градусов), вследствие чего элементы с драгметаллом начинают плавиться. И в том, и в другом случае дорогостоящий катализатор подлежит замене, так как ремонту он не пригоден.

Механические удары также могут быть причиной раннего износа катализатора, так как в образовавшуюся трещину начинает поступать воздух вызывая перегрев и проникновение инородных частиц, забивающих микроканалы, препятствующих прохождению отработанных газов.

Катализатор является частью выхлопной системы двигателя и соответственно его неисправность отражается на работе мотора. В основном неисправность катализатора выражается в его разрушении (на основе керамики) или оплавлении (на металлической основе), а также в засорении микроканалов. Если катализатор начал плохо пропускать отработанные газы, то это отразится на работе двигателя:

  • трудный продолжительный запуск;
  • заводится и глохнет;
  • падает тяговая характеристика;
  • увеличивается расход топлива;
  • возникает неприятный запах, напоминающий сероводород;
  • при разгоне возникают провалы;
  • горит аварийная лампа неисправности двигателя.

Содержание драгметаллов

Некоторых может заинтересовать один хитрый вопрос — сколько грамм платины содержится в нейтрализаторе? Количество драгоценных металлов зависит от его модели и массы. Содержание платины варьируется от 0,1 до 1 грамма, а палладия 0,05-4,95 г. А вот стоимость этих металлов выше цены на золото раза в два. Сразу возникает вопрос: сколько же весит нейтрализатор? Обычно не более 3 килограмм.

Вопросом, сколько платины в катализаторе автомобиля, интересуются не просто так, ведь речь идет о дорогостоящих металлах, так почему бы не извлечь из этого выгоду?! Только вот чтобы получить желаемое стоит скупать их в большом количестве.

Ресурс

В среднем срок службы составляет до 100 000 км пробега. Но все зависит от условий пользования и качества топлива в частности. То есть он может выйти из строя раньше срока или позже. Основные причины ранней неисправности как раз связаны с поломками силового агрегата и качества рабочей смеси. Обедненная приводит к перегреву, а обогащенная засоряет соты несгоревшими остатками. А это уже препятствует образованию химических процессов. Как итог — срок службы нейтрализатора падает.

Кроме того, не стоит скидывать со счетов и механическое воздействие, из-за чего появляются трещины и прочие повреждения. А это способствует скорому разрушению блоков. Неисправности фиксируются вторым кислородным датчиком, и на приборной панели появляется соответствующий индикатор — Check Engine.

Можно ли вообще убрать деталь?

Что можно сделать в случае выхода ее из строя? Первое что напрашивается — замена. Только здесь присутствует один значительный нюанс. Оригинал стоит очень дорого — порядка 50-100 тысяч рублей, если не более. Не у каждого владельца найдется такая сумма. Хотя стоимость оправдана включением ценных металлов, которые сами по себе стоят далеко недешево. Иногда этот элемент просто исключается из системы.

Читать далее:  Громко работает двигатель возможные причины

Можно найти не очень дорогой китайский аналог по цене 10 000 рублей, но и эта сумма имеется не у каждого автолюбителя. В связи с этим, автолюбители решаются на отчаянный шаг — поставить вместо дорогого оригинала пламегаситель или по-другому резонатор. Но что это такое? Об этом далее.

Альтернативный вариант

Причины, по которым вместо катализатора помещают пламегаситель, ясны и уже озвучены выше и главная — это цена. Но возникает другой вопрос — какие последствия есть у такого решения? Начнем с положительных моментов:

  1. Стоимость — это решающий фактор для большинства автовладельцев. Разница в 7-9 раз между установкой оригинала и пламегасителя более чем очевидна!
  2. Перемены — возможность сменить бензин с АИ-95 на АИ-92.
  3. Мощность — из-за нейтрализатора теряется около 7% того, что выдает силовой агрегат, являясь в какой-то степени препятствием прохождению отработавшим газам. Внутри него множество мелких отверстий (соты), а их преодолевать нелегко. Установка пламегасителя убирает это сопротивление. Двигателю становится легче работать, а сама машина становится более резвой.

Как можно заметить, плюсов удаления катализатора на транспортном средстве не так много, но преимущества эти существенные. Минусов же, к сожалению ничуть не меньше. В крайнем случае, вместо пламегасителя можно поставить универсальный аналог, что также позволит немного снизить расходы.

Ряд недостатков вынужденной меры

Что дает удаление? Первое — это экологический фактор. Суть этого элемента — очистить отработанные газы от опасных примесей, путем их нейтрализации и дожигом. При его изъятии выхлопы становятся более грязными и порой даже опасными в большом их количестве. Это факт, который даже трудно оспорить.

Катализатор автомобильный устройство принцип работы виды неисправности

Второе — когда убирают катализатор, возникает необходимость «доработки» компьютера. Речь идет о проведении прошивке бортового компьютера. В крайнем случае, можно поставить обманку. Некоторые современные машины с неисправным нейтрализатором даже отказываются запускаться.

К тому же убери его и тогда будет маячить надпись Check Engine — и это как минимум. Возникает необходимость в прошивке компьютера, дабы избежать этих ошибок. Таким образом, нормы стандарта могут быть снижены с Евро-5 на Евро-2. К тому же программный метод позволяет выровнять работу двигателя.

И третье — удаление катализатора в машине существенно влияет на срок службы всего глушителя. Ведь интенсивность горячих газов повышается, и теперь на остальные его части (резонатор, трубы) оказывается большее воздействие. А это значит, что их ресурс будет снижен как минимум на 10%.

Возможность восстановления

Что будет после удаления нейтрализатора уже понятно, но можно ли восстановить его? Таким вопросом может озадачиться любой автолюбитель с учетом стоимости. Согласно заверениям мастеров, работающих на СТО, этот элемент не подлежит ремонту, а лишь замене. Провести его ремонт не представляется возможным, ведь по сути это «расходный материал».

В тех случаях, когда элемент просто забился, но остался целым, то продлить ему жизнь удастся, сделав ему прочистку или промывку. При этом выполнить работу можно своими руками, без привлечения специалистов.

Способы промывки

Очистить нейтрализатор можно жидкостью для карбюраторов или этанолом. Для процедуры потребуется пластиковая емкость, а он сам демонтируется и тщательно осматривается на предмет механических повреждений.

Его внутренняя часть обильно заливается очищающим средством, после чего он упаковывается в ткань и помещается вертикально в подготовленную посуду. Спустя полчаса соты промываются струей горячей воды.

Далее следует этап продувки с целью проверки проходимости сот. И если воздух проходит с трудом, то промывка проводится еще раз, включая последующее ополаскивание водой. Когда катализатора хорошо прочищен, следует этап продувки сжатым воздухом и просушивается с использованием мощного фена.

Чем промыть катализатор, если случай запущенный? В этом случае процедура очищения проводится не менее 3-4 раз, исходя из степени загрязненности. Либо как вариант подобрать более сильное средство.

Для этапа промывки следует взять смесь из керосина и растворителя 646 (или ацетона) в соотношении 4 к 1. В этот раствор катализатора погружается на 24 часа, после чего продувается, затем следует завершающий этап очистки аэрозолем для карбюратора и промывка, как описано выше.

В качестве заключения

На основе всей полученной информации кое-какие выводы уже можно сделать. Катализатор является не то чтобы обязательным элементом, он необходим в силу возможности существенно снизить количество веществ в отработанных газах.

Без него выхлопы будут значительно грязнее, а ведь ими мы все дышим, включая наших детей, которые пока еще уязвимы перед таким губительным воздействием на их организм.

Плюсы и минусы удаления катализатора существенны, и перед тем как его убирать следует учитывать последствия такого решения. Достаточно следить за его состоянием и при необходимости сделать прочистку, что позволит продлить его срок службы еще на какое-то время.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector