Каталитический нейтрализатор: устройство и принцип работы

Содержание
  1. Конструкция и функции каталитического нейтрализатора
  2. Промывка катализатора автомобиля своими руками
  3. Чем и как промыть
  4. Видео: как прочистить пеной
  5. Механическая очистка
  6. Как почистить катализатор не снимая с машины
  7. Зачем вырезают катализатор на автомобиле
  8. Замена катализатора новым — оригинальным или универсальным
  9. Краткая справка по применяемым в катализаторах драгметаллов
  10. Как происходит замена:
  11. Принцип действия катализатора
  12. Как выбирается автомобильный катализатор? Вам нужны данные, такие как:
  13. Может ли работать двигатель без катализатора?
  14. Как проверить состояние узла
  15. Срок службы катализатора
  16. Из каких элементов состоит каталитический нейтрализатор?
  17. Подложка
  18. Покрытие
  19. Драгоценные металлы
  20. Корпус
  21. Трубы
  22. Зачем удаляют катализатор
  23. Есть ли временная альтернатива устройству?
  24. Борьба с негативным влиянием вредных выбросов в атмосферу
  25. Что делать с неисправным катализатором?
  26. Отказ катализатора (каталитический нейтрализатор) — почему катализаторы выходят из строя?
  27. Функциональные особенности нейтрализатора выхлопных газов автомобиля
  28. Автомобильные нейтрализаторы выхлопных газов представлены двумя типами катализаторов:
  29. Существуют следующие типы рабочих элементов каталитического нейтрализатора:
  30. Как максимально очистить выхлопные газы от вредных веществ и примесей
  31. Какие решения есть у водителя?
  32. Причины и признаки неисправности
  33. Как проверить
  34. Как почистить
  35. Как не нужно проводить процедуру
  36. Как работает автомобильный каталитический нейтрализатор?
  37. Как работает автомобильный катализатор на стадии восстановления?
  38. Что происходит на стадии окисления?
  39. Двусторонний
  40. Трехходовой окислительно-восстановительный каталитический нейтрализатор
  41. Немного истории
  42. Как обслуживаются катализаторы?
  43. Типы катализаторов в дизельных двигателях

Конструкция и функции каталитического нейтрализатора

катализатор
Устройство каталитического нейтрализатора

Нейтрализатор является частью выхлопной системы. Он расположен сразу за выпускным коллектором двигателя. Катализатор состоит из:

  • Металлический корпус (монтажный мат) с входными и выходными патрубками.
  • Керамический блок (монолит). Это пористая структура с множеством ячеек, увеличивающих площадь контакта выхлопных газов с рабочей поверхностью.
  • Каталитический слой — это специальное осаждение на поверхности ячеек керамического блока, состоящее из платины, палладия и родия. В последних моделях для напыления иногда используется золото — драгоценный металл, который имеет более низкую стоимость.
  • Металлический корпус. Он выполняет функции теплоизоляции и защиты катализатора от механических повреждений.

Основная функция каталитического нейтрализатора — нейтрализация трех основных токсичных компонентов выхлопных газов, поэтому он и получил свое название: трехкомпонентный. Это компоненты, которые нужно нейтрализовать:

  • Оксиды азота NOx — компонент смога, вызывающий кислотные дожди, токсичны для человека.
  • Окись углерода CO смертельна для человека при концентрации в воздухе 0,1%.
  • Углеводороды CH — компонент смога, некоторые соединения являются канцерогенными.

Промывка катализатора автомобиля своими руками

Специалисты АЗС в один голос заявляют, что катализатор ремонту не подлежит и единственный способ восстановить его работоспособность — заменить его на новый. На самом деле невозможно исправить узел, у которого закончились ресурсы. Стоит помнить, что эта деталь является расходным материалом и рано или поздно требует замены.

Однако, если катализатор просто засорен, очистка или промывка помогут продлить срок его службы. Сделать это можно самостоятельно, не прибегая к дорогостоящим специалистам.

Моющий раствор

Каждый пилот может самостоятельно промыть катализатор

Чем и как промыть

Карбюраторная жидкость или этанол хорошо справляются с промывкой забитого катализатора. Процедура проводится в пластиковом контейнере. Катализатор снимается с автомобиля, проверяется на наличие серьезных повреждений и очищается.

Соты обильно заливаются чистящей жидкостью, затем деталь заворачивается в несколько слоев ткани и вертикально укладывается в пластиковую емкость. Через 30 минут соты промывают струей горячей воды.

После промывки водой катализатор продувают, чтобы проверить проницаемость сот. Если воздух проходит с трудом, деталь снова заливают жидкостью и промывают водой. После полной очистки деталь хорошо продувается сжатым воздухом и тщательно просушивается мощным феном.

В случае критического загрязнения процедуру необходимо повторить 3-4 раза или использовать более агрессивное средство. Для промывки возьмите керосин и разбавьте его в соотношении 4: 1 растворителем 646 или ацетоном. Катализатор замачивают в полученном растворе на сутки, затем проводят продувку или вышеописанную очистку аэрозолем карбюратора и промывку.

Видео: как прочистить пеной

это важно! Уборка в ванной не допускается, так как жидкость из карбюратора может разъесть эмаль ванны и повредить другие внутренние детали.

Механическая очистка

Скопившуюся на поверхности катализатора грязь можно удалить мелкой наждачной бумагой. Наждачная бумага поможет в случае незначительного загрязнения детали. Необходимо аккуратно удалять нагар, чтобы не повредить соты чрезмерным трением. После очистки катализатор продувают струей сжатого воздуха.

Как почистить катализатор не снимая с машины

Для промывки и профилактического обслуживания катализаторов промышленность предлагает специальную жидкость, например Hi-Gear HG3270. Его заливают в бензобак перед заправкой. Как только двигатель заработает, жидкость начнет очищать катализатор. Скопившаяся сажа сама удалится через выхлопную трубу. Очевидно, экологам это не понравится, но двигатель заработает лучше.

Зачем вырезают катализатор на автомобиле

Такое удаление имеет негативные последствия в виде повышенного загрязнения окружающей среды.

Обычно это выполняется по двум причинам: чтобы сэкономить на покупке новой детали, вместо того, чтобы прийти в негодность (изделие дорогое по причинам, описанным выше) и корректировка мощности автомобиля.

Уменьшение сопротивления выхлопа позволит двигателю работать более уверенно. Не секрет, что уважение к окружающей среде и эффективность не могут сосуществовать одновременно. Хороший катализатор требует значительного количества дополнительного топлива без необходимости поддерживать полезную нагрузку.

Замена катализатора новым — оригинальным или универсальным

Это самое дорогое решение, но в то же время самое надежное и долговечное.

В правильных условиях они выдерживают до 200 000 км пробега, как те, что использовались при первой сборке. Сколько стоит такой катализатор? Все зависит от модели автомобиля и версии двигателя.

Катализаторы общего назначения являются самыми дешевыми в зависимости от размера и стандарта выбросов. Однако они не очень выносливы.

Доступны специальные вкладыши для катализаторов, установленных внутри выпускного коллектора. К сожалению, коробка передач довольно дорогая, потому что механику приходится снимать коллектор, разрезать его и заходить внутрь вставки. Даже сам корпус иногда приходится разрезать, чтобы вставить новую вставку.

Краткая справка по применяемым в катализаторах драгметаллов

Платина — благородный металл серебристо-белого цвета. Название платине дали испанские конкистадоры Южной Америки. Из-за сходства этого металла с серебром, но очень сильной тугоплавкости, им пренебрегли и даже затопили в море, отделяя золото от россыпи, для чего платина с испанского языка буквально означает слово «серебро», что презирает серебро».

Началом использования платины в катализаторах стало открытие в 1821 году немецким химиком И. В. Деберейнером способности платиновой руды протекать и ускорять ряд химических реакций, в то время как сам драгоценный металл не претерпел никаких изменений.

Платиновый слиток

Родий — благородный драгоценный металл из группы платины с ярким холодным блеском серебристо-белого цвета, дорогой для своей цены, очень твердый, но хрупкий.

Родиевый слиток

Металл с такими характеристиками — король алмазов и драгоценных камней, он находится на одном уровне с такими металлами, как серебро, золото и платина.
Родий — это металл, получаемый при обработке платины, и для производства 1 кг родия требуется несколько тонн.

Использование родия в больших количествах в основном предназначено для автомобильной промышленности. Около 97% сырья идет на производство катализаторов — узлов выхлопной системы. Это родий, который по своей природе является катализатором, способным обрабатывать токсичные газы, выходящие из цилиндров двигателя.

Палладий — серебристо-белый переходный металл с гранецентрированной кубической решеткой; в чистом виде это довольно мягкий металл.

Палладий

Палладий часто используется в качестве катализатора, в основном в процессе гидрирования жиров и крекинга масел, и в настоящее время активно используется в производстве автомобильных катализаторов.

Как происходит замена:

  • Отсоедините разъемы лямбда-зондов (они могут находиться в центральном тоннеле возле коробки передач).
  • Снятие всей выхлопной системы
  • Старый катализатор нарезал угловой шлифовальной машиной
  • Сварка нового катализатора взамен старого. Возможно, вам потребуется установить несколько дополнительных проставок.
  • Установка выхлопной системы
  • Подключение разъемов лямбда-зонда

При замене могут возникнуть дополнительные расходы, так как выхлопная система может быть сильно изношена. Также невнимательный механик может покрутить лямбда-зонд (иногда приходится откручивать его при установке в корпусе катализатора) или порвать его кабель.

Принцип действия катализатора

На практике трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет следующий принцип работы:

  • Выхлопные газы двигателя попадают в керамические блоки, где проникают в ячейки, полностью их заполняя.
  • Металлы-катализаторы палладий и платина вызывают реакцию окисления, в результате которой несгоревшие углеводороды CH превращаются в водяной пар, а монооксид углерода CO — в диоксид углерода.
  • Металлический катализатор, восстанавливающий родий, преобразует NOx (оксид азота) в нормальный и безвредный азот.
  • Очищенные выхлопные газы выбрасываются в атмосферу.

Если автомобиль оборудован дизельным двигателем, рядом с каталитическим нейтрализатором всегда находится сажевый фильтр. Иногда эти два элемента можно совместить в одной конструкции.

Рабочая температура катализатора играет решающую роль в эффективности нейтрализации токсичных компонентов. Настоящее превращение начинается только после достижения 300 ° C. Идеальным с точки зрения эффективности и долговечности считается диапазон от 400 до 800 ° C. Ускоренное старение каталитического нейтрализатора наблюдается в диапазоне температур от 800 до 1000 ° C. Длительная работа при температурах выше 1000 ° C губительно действует на катализатор. Альтернативой высокотемпературной керамике является металлическая гофрированная фольга. Платина и палладий выступают катализаторами в этом проекте.

Как выбирается автомобильный катализатор? Вам нужны данные, такие как:

  • Марка, модель, год выпуска автомобиля
  • Версия двигателя, мощность
  • Стандарт выбросов
  • Диаметр выхлопной трубы
  • Размер и форма (обычно незначительная проблема, за исключением катализаторов, установленных в выпускном коллекторе)

Может ли работать двигатель без катализатора?

Многие автолюбители задаются вопросом, может ли машина обойтись без катализатора. Чтобы ответить, необходимо учесть особенность другого прибора — лямбда-зонда.

Это устройство действует как датчик кислорода и определяет уровень кислорода в выхлопных газах автомобиля.

Работа двигателя напрямую зависит от этого датчика, который отслеживает соотношение воздуха и топлива в топливной смеси.

Процесс настройки называется лямбда-контролем. В некоторых автомобилях до нейтрализатора и после него устанавливается пара датчиков.

Устройство, которое устанавливается перед катализатором, устанавливает оптимальное соотношение воздуха и топлива для работы двигателя.

Если катализатор полностью удален, второй лямбда-зонд обнаружит неисправность и подаст команду на снижение рабочей температуры в камере сгорания.

Эта задача решается за счет подачи большего объема топлива и, как следствие, исчерпания смеси.

Результат — снижение мощности двигателя, увеличение «прожорливости» автомобиля.

Что касается блока управления, то он переходит в аварийный режим и приступает к приготовлению «среднего» варианта смеси.

Чтобы восстановить работу всех систем до прежнего состояния, необходимо заменить сломанный катализатор и перепрограммировать ЭБУ в ЕВРО 2. Как вариант, установка вышеуказанной «обманки.

Как проверить состояние узла

Каждый автовладелец может проверить работоспособность катализатора самостоятельно или обратившись в сервисный центр. Есть 3 метода проверки работоспособности детали:

  1. Визуальный осмотр корпуса. Деформация корпуса всегда свидетельствует о частичной или полной неисправности катализатора. В этом случае катализатор необходимо снять и увидеть на свету. На некоторых моделях невозможно выполнить осмотр, не открывая корпус.
  2. Обратное давление. Проверить можно с помощью манометра и подсоединенной к нему переходной трубки. На место лямбда-зонда ставится манометр и двигатель заводится при 2,5-3 тысячах оборотов в течение 15 секунд. В среднем нормальные значения давления составляют 0,3 кг / см2 и 0,35 кг / см2 для модифицированных двигателей. Показатели 0,5 кг / см2 и выше говорят о проблемах с катализатором.
  3. Диагностируйте с помощью тестера двигателя. Этот вариант диагностики возможен на специальном оборудовании. Устройство подключается вместо свечей зажигания, и данные собираются во время запуска двигателя.

Диагностика автомобиля

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

Срок службы катализатора

catalytic_fault
Разрушение керамического блока катализатора

Средний ресурс катализатора — 100 тысяч километров, но при правильной эксплуатации он может исправно проработать до 200 тысяч километров. Основные причины преждевременного износа — неисправность двигателя и качество топлива (топливовоздушная смесь). При бедной смеси происходит ее перегрев, а при слишком богатой пористый блок забивается остатками несгоревшего топлива, что препятствует протеканию необходимых химических процессов. Это приводит к тому, что срок службы каталитического нейтрализатора значительно сокращается.

Другой частой причиной выхода керамического катализатора из строя являются механические повреждения (трещины), вызванные механическим воздействием. Они вызывают быстрое разрушение блоков.

В случае неисправности работа катализатора ухудшается и регистрируется вторым лямбда-зондом. В этом случае электронный блок управления сигнализирует о неисправности, выдав на приборную панель ошибку «ПРОВЕРИТЬ ДВИГАТЕЛЬ». Дребезжание, повышенный расход топлива и ухудшение динамики — тоже признаки поломки. В этом случае его заменяют на новый (оригинального или универсального производства). Очистить или восстановить катализаторы невозможно, а поскольку это устройство дорогое, многие автомобилисты предпочитают просто удалить его.

Из каких элементов состоит каталитический нейтрализатор?

Чтобы сделать работу автомобильного каталитического нейтрализатора немного нагляднее, рассмотрим, каковы его основные элементы. Не вдаваясь в подробности, просто перечислим основные элементы, из которых он построен.

Подложка

Подложка — это внутренняя структура катализатора, на которую нанесено каталитическое покрытие и драгоценные металлы. Есть несколько типов подложек. Их главное отличие — материал, из которого они сделаны. Чаще всего это инертное вещество, стабилизирующее активные частицы на своей поверхности.

Покрытие

Активный материал катализатора обычно состоит из диоксида алюминия и таких соединений, как церий, цирконий, никель, барий, лантан и другие. Покрытие предназначено для расширения физической поверхности подложки и использования ее в качестве основы для осаждения драгоценных металлов.

Драгоценные металлы

Драгоценные металлы, присутствующие в каталитическом нейтрализаторе, используются для проведения чрезвычайно важной каталитической реакции. Наиболее часто используемые драгоценные металлы — это платина, палладий и родий, но в последние годы большое количество производителей начали использовать золото.

Корпус

Корпус представляет собой внешнюю оболочку устройства и содержит подложку и другие элементы катализатора. Материал, из которого обычно делают корпус, — нержавеющая сталь.

Трубы

Трубы соединяют каталитический нейтрализатор автомобиля с выхлопной системой и двигателем автомобиля. Они сделаны из нержавеющей стали.

Зачем удаляют катализатор

Идеальное решение в случае выхода катализатора из строя — его замена на новый. Однако далеко не каждый может позволить себе купить новую оригинальную деталь, стоимость которой составляет около 50 тысяч рублей. Альтернативная версия китайского производства будет стоить 10 тысяч долларов. Но даже такие затраты для некоторых автовладельцев неприемлемы, поэтому они решают полностью снять каталитический нейтрализатор и впаять пустой пламегаситель (резонатор).

это важно! Специалисты рекомендуют менять оригинальный катализатор только один раз, на новых автомобилях. Последующие вложения в дорогой оригинальный катализатор нецелесообразны, так как двигатель работает все хуже и хуже, а соты забиваются в два раза быстрее. Некоторые универсальные модели в несколько раз дешевле фирменных деталей и одинаково хорошо работают.

Многие водители решают удалить катализатор, полагая, что он заглушает двигатель. После снятия детали двигатель действительно начинает работать лучше, ведь выхлопным газам ничто не препятствует. Но автомобиль становится активным загрязнителем воздуха. Такую машину нельзя ездить за границу, так как она не соответствует экологическим нормам Евро-3.

Удаление катализатора

Некоторые водители думают, что могут обойтись без катализатора

В автомобилях, изготовленных по стандартам Евро-3, для удаления катализатора потребуется прошивка ЭБУ. Без этой процедуры электронный мозг автомобиля не позволит запустить двигатель. Прошивка обновлена ​​до версии, в которой каталитический нейтрализатор не используется. В качестве альтернативы устанавливается эмулятор сигнала датчика кислорода, и в этом случае можно обойтись без перепрограммирования ЭБУ.

Некоторые автовладельцы удаляют только внутреннюю часть катализатора, оставляя его корпус на прежнем месте или заменяя «бочку» частью основной трубы. После такой процедуры некоторые автомобили начинают издавать характерный шум при движении, так как корпус катализатора становится резонатором. В этой ситуации более рациональным кажется установка пламегасителя вместо катализатора.

это важно! Автомобиль с удаленным катализатором становится опасным на закрытых стоянках и в гаражах. Выхлопные газы могут вызвать тяжелое отравление в небольшом помещении до смерти.

Есть ли временная альтернатива устройству?

Оказывается, у катализатора есть несколько альтернатив, которые часто используют автомобилисты.

К основным из них можно отнести:

Установка универсального катализатора.

Это устройство выглядит как обычный ствол, который вварен в выхлопную систему вместо основного устройства.

В случае отказа узла заменяется только сломанный элемент, а не вся труба сразу.

Плюс такого варианта — доступность, ведь стоимость будет от 12 до 17 тысяч рублей (все зависит от характеристик и размера).

Установка пламегасителя.

При установке такой замены катализатор полностью удаляется из системы.

На его место ставится другое устройство — резонатор.

Задача изделия — не прочистить слив (как у «коллеги»), а стабилизировать сток слива и устранить необычные шумы.

Поддельный лямбда-зонд.

Преимущество «замены» — доступность. Только такой вариант не назовешь экологическим.

Устройство имеет форму прокладки, которая отделяет датчик от газов, выходящих из системы.

В некоторых случаях устройство выглядит как небольшая схема, состоящая из резистора или конденсатора.

Задача — исказить параметры, передаваемые в ЭБУ, чтобы последний увидел чистый выхлоп. В этом случае сам катализатор больше не нужен.

Борьба с негативным влиянием вредных выбросов в атмосферу

Современные автомобильные силовые агрегаты сконструированы таким образом, что сгорание топливной смеси внутри них регулируется с минимальным количеством вредных выбросов в атмосферу. То есть ЭБУ выбирает такой состав топливно-воздушной смеси, чтобы она почти полностью сгорала в цилиндрах двигателя, образуя максимальное количество энергии, необходимое для движения автомобиля.

Основными веществами, образующимися при работе энергоблока и оказывающими вредное воздействие на атмосферу, являются:

  • газообразный азот;
  • углекислый газ, образующийся при сгорании топливной смеси;
  • водяной пар — менее опасное соединение, но имеет высокую температуру.

Все эти элементы не представляют особой опасности для атмосферы, за исключением углекислого газа. Однако при работе силового агрегата в окружающую среду все же попадает небольшое количество вредных соединений, так как даже самая продвинутая система управления не сможет полностью регулировать процесс горения.

именно для снижения содержания вредных примесей, элементов и соединений были разработаны катализаторы.

Бороться с негативным воздействием вредных выбросов в атмосферу

Самый опасный газ — это окись углерода, которая не имеет цвета и запаха, но оказывает негативное воздействие на окружающую среду и организм человека, поскольку является ядом и является частью смога.

Кроме того, оксиды азота также негативно влияют на состояние атмосферы, являясь одной из основных причин кислотных дождей. Следующая часть публикации будет посвящена работе катализатора.

Что делать с неисправным катализатором?

Следует отметить, что катализатор ремонту не подлежит. Единственный выход в случае выхода из строя — заменить его.

При этом проблемой многих ритейлеров является отказ менять устройство по гарантии.

Специалисты объясняют это тем, что поломка произошла из-за использования некачественного топлива, и гарантия, мол, на такие случаи не распространяется.

Единственный вариант, который предлагают специалисты, — это замена детали, которая доступна далеко не всем автомобилистам.

В частности, покупка нового устройства стоит от 30 до 160 тысяч рублей.

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

Нельзя не учитывать еще один фактор: дороговизна прохождения «таможенного оформления», что составляет такую ​​высокую цену.

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

Автомобильный каталитический нейтрализатор работает в очень тяжелых условиях. Выхлопная система во время работы вибрирует, а при движении по неровной поверхности возникают дополнительные вибрации.

Катализатор подвергается очень высокой термической нагрузке. Выхлопные газы двигателя достигают температуры до 600 градусов по Цельсию (в зависимости от скорости и продолжительности езды), а, с другой стороны, температура наружного воздуха влияет на его тело (зимой меньше). Также из-за расположения под автомобилем он подвержен механическим повреждениям и коррозии.

Катализатор имеет некоторую прочность. Каталитически активное покрытие стареет в процессе эксплуатации. Когда это произойдет, сказать сложно. Однако можно предположить, что его пробег составляет от 180 до 200 000 км.

Однако существует ряд факторов, которые могут значительно сократить технический срок службы катализатора.

И чаще всего они являются причиной его выхода из строя и, соответственно, необходимости замены. Например:

  • Езда по глубокой луже. Катализатор нагревается до температуры в несколько сотен градусов Цельсия за счет выхлопных газов. Попадание воды вызывает резкое охлаждение и усадку металлического корпуса. Это, в свою очередь, сжимает вставку внутри катализатора и сдавливает его.
  • Отказ системы зажигания, вызывающий выключение зажигания. В зависимости от конструкции и возраста автомобиля это может быть связано с повреждением высоковольтных кабелей, купола зажигания, синхронизирующего штифта или отдельных катушек зажигания. Остатки несгоревшего топлива оседают на катализаторе и вызывают его разрушение.
  • Неправильно выставленные времена зажигания: слишком большая задержка зажигания приводит к повышению температуры в катализаторе примерно до 1000 ° С, что приводит к его разрушению.
  • Старение двигателя, связанное с износом поршневых колец, вызывает сгорание моторного масла и попадание его остатков в катализатор. Пыль сгорания моторного масла забивает каналы катализатора.
  • Частая / перегруженная езда по городу: значительно сокращает срок службы катализатора.
  • Неправильно отрегулированная газовая установка — тоже вызывает ускоренный износ этого элемента
  • Механическое повреждение — столкновение днища автомобиля с выступающим элементом может вызвать вмятину в кузове и повреждение внутренней вставки.

Функциональные особенности нейтрализатора выхлопных газов автомобиля

из школьного курса химии известно, что к катализаторам относятся вещества, влияющие на протекание химической реакции, замедляя или ускоряя ее. Каталитические нейтрализаторы выхлопной системы автомобиля участвуют в реакции, но не являются реагентами.

Автомобильные нейтрализаторы выхлопных газов представлены двумя типами катализаторов:

  1. Реставрация
  2. Окислитель

Конструкция обоих типов довольно проста и представляет собой керамические соты, поверхность которых покрыта сплавом драгоценного металла (например, палладия, платины или родия). Ввиду этого каталитический нейтрализатор — одна из самых дорогих частей выхлопной системы автомобиля.

Функциональные характеристики нейтрализатора выхлопных газов автомобиля

Принцип его действия заключается в окислении вредных химических элементов при прохождении выхлопных газов через ячеистую структуру элемента.

Многие современные катализаторы наносятся на рабочий элемент из золота, так как этот металл дешевле платины или палладия. Однако его влияние на процесс окисления достаточно эффективно и достигает 40%, что позволяет значительно снизить вредное содержание примесей в выхлопе.

В современных автомобилях в конструкцию выхлопной системы входят три катализатора, по одному на каждое из вредных веществ. Сначала выхлопные газы проходят через восстановительный катализатор, соты которого покрыты родием или платиной и предназначены для снижения процентного содержания оксидов азота.

Следующим шагом является пропускание выхлопных газов через окислительный катализатор, который снижает содержание оксида углерода (CO). Кроме того, несгоревшее топливо в цилиндрах горит внутри, так как это также негативно сказывается на окружающей среде.

Существуют следующие типы рабочих элементов каталитического нейтрализатора:

  • соты;
  • бусы.

Несмотря на то, что эффективность обоих практически одинакова, наибольшее распространение получил первый тип.

Как максимально очистить выхлопные газы от вредных веществ и примесей

ЭБУ двигателя содержит алгоритмы управления впрыском топлива в цилиндры, которые регулируют впрыск топлива в зависимости от работы выхлопной системы. Благодаря этому достигается сгорание максимального количества топливовоздушной смеси с минимальным выбросом вредных веществ.

Регулирование подачи топлива достигается благодаря наличию в выхлопной системе лямбда-зонда (датчика кислорода), который анализирует содержание кислорода в выхлопных газах автомобиля. Исходя из этого, система увеличивает или уменьшает подачу воздуха.

Какие решения есть у водителя?

  • Удаление катализатора
  • Замена катализатора на новый — оригинальный или универсальный
  • Замена использованного катализатора

Причины и признаки неисправности

По идее, катализатор должен работать вечно. Благородные металлы не окисляются и не расходуются в каталитических химических реакциях. Но в действительности все выглядит намного хуже. Тонкие устройства бессильны против температурных нарушений и механических ударов.

Практически все проблемы связаны с неисправностью топливной системы и систем зажигания двигателя, а также с использованием некачественного топлива. Все это приводит к повышению температуры нейтрализатора, оплавлению и крошению его сотовой структуры с последующим закупоркой свободного прохода выхлопных газов.

В этом случае катализатор способен нанести по двигателю страшный ответный удар. Его близость к области выпускного клапана привела к опасному эффекту: раскрошенная керамика может попасть в цилиндры.

Это не парадокс, дело в том, что импульсивный характер движения газов на выходе приводит к хаотическому движению частиц по коллектору и их всасыванию в мотор за счет перепадов давления.

Результат известен многим ухаживающим — царапины и потертости на поверхностях, которым это полностью противопоказано. Двигатель отправлен на капремонт.

Частым признаком неисправности будет потеря мощности двигателя, его неспособность развивать высокие обороты. В конце концов он перестанет работать. Это легко интуитивно представить, представив, что кто-то хитро заткнул сливную трубу. Результат абсолютно идентичный.

Как проверить

Симптомы слишком часты, чтобы их было сложно диагностировать, если катализатор забит.

Доработан звук выхлопа, приглушенное шипение в выхлопной системе, иногда крайне слабая реакция руки на разрез выхлопной трубы. Кроме того, обычно загорается индикатор Check Engine, ECM замечает ненормальные показания датчика.

Окончательная диагностика будет произведена после снятия катализатора с автомобиля. Вареные, засыпанные и раскрошенные соты потерять невозможно.

Как почистить

В случаях, когда соты еще не были повреждены, но радиус действия нейтрализатора уже уменьшился из-за смолистых отложений, их можно промыть.

Лучший способ сделать это — использовать жидкость, обычно используемую для очистки карбюраторов или топливных форсунок. Просто потребуется намного больше.

Катализатор заливается промывной жидкостью, по истечении этого времени дается время на растворение загрязнений, затем его сливают, внутренние части промывают горячей водой и сушат (продувают).

Обычно процедура требует многократного повторения. Также существуют составы, специально разработанные для таких стирок.

Как не нужно проводить процедуру

Некоторые народные умельцы в целях экономии времени используют «варварский» метод восстановления работоспособности катализатора. Они просто проделывают отверстия в деталях, чтобы вернуть мощность двигателю.

Этот метод очистки полностью разрушает катализатор. Уровень шума во время движения увеличивается, а загрязнение выхлопными газами становится максимальным. Стоит помнить, что эксплуатация автомобиля с неработающим катализатором приводит к различным проблемам с двигателем.

Как работает автомобильный каталитический нейтрализатор?

Для работы двигателя внутреннего сгорания важно, чтобы в его цилиндрах происходил устойчивый процесс сгорания топливовоздушной смеси. Во время этого процесса образуются вредные газы, такие как оксид углерода, оксиды азота, углеводороды и другие.

Если в автомобиле нет каталитического нейтрализатора, все эти чрезвычайно вредные газы, попавшие в выхлопной коллектор двигателем, пройдут через выхлопную систему и попадут прямо в воздух, которым мы дышим.

Если в автомобиле есть каталитический нейтрализатор, выхлопные газы будут течь от двигателя к глушителю через сотовую основу и вступать в реакцию с драгоценными металлами. В результате химической реакции вредные вещества нейтрализуются, и из выхлопной системы в окружающую среду попадает только безвредный выхлоп, в основном углекислый газ.

Из уроков химии мы знаем, что катализатор — это вещество, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию, не изменяя ее. Катализаторы участвуют в реакциях, но они не являются ни реагентами, ни продуктами каталитической реакции.

Есть две стадии, через которые проходят вредные газы в катализаторе: восстановление и окисление. Как это работает?

Когда рабочая температура катализатора достигает 500-1200 градусов по Фаренгейту или 250-300 градусов по Цельсию, происходят две вещи: восстановление и вскоре после этого реакция окисления. Это звучит немного сложно, но на самом деле это означает, что молекулы вещества одновременно теряют и приобретают электроны, что меняет их структуру.

Восстановление (поглощение кислорода), происходящее в катализаторе, имеет целью преобразование оксида азота в экологически чистый газ.

Как работает автомобильный катализатор на стадии восстановления?

Когда закись азота из выхлопа автомобиля попадает в катализатор, содержащиеся в нем платина и родий начинают действовать на разложение молекул закиси азота, превращая вредный газ в совершенно безвредный.

Что происходит на стадии окисления?

Вторая стадия, которая происходит в катализаторе, называется реакцией окисления, в которой несгоревшие углеводороды превращаются в диоксид углерода и воду путем смешивания с кислородом (окисление).

Реакции, происходящие в катализаторе, изменяют химический состав выхлопных газов, изменяя структуру атома, из которого они состоят. Когда молекулы вредного газа переходят от двигателя к катализатору, он расщепляет их на атомы. Атомы, в свою очередь, рекомбинируют в молекулы с образованием относительно безвредных веществ, таких как углекислый газ, азот и вода, и выбрасываются в окружающую среду через выхлопную систему.

В бензиновых двигателях используются два основных типа каталитических нейтрализаторов: двухходовые и трехходовые.

Двусторонний

Двустенный (двусторонний) катализатор одновременно выполняет две задачи: окисляет окись углерода до двуокиси углерода и окисляет углеводороды (несгоревшее или частично сгоревшее топливо) до двуокиси углерода и воды.

Этот тип автомобильного катализатора использовался в дизельных и бензиновых двигателях для снижения вредных выбросов углеводородов и оксида углерода до 1981 года, но поскольку он не мог преобразовывать оксиды азота, после 81 года он был заменен трехкомпонентными катализаторами.

Трехходовой окислительно-восстановительный каталитический нейтрализатор

Этот тип автомобильного катализатора был, по-видимому, представлен в 1981 году и теперь встречается во всех современных автомобилях. Трехкомпонентный катализатор одновременно выполняет три задачи:

  • восстанавливает оксид азота до азота и кислорода;
  • окисляет окись углерода до двуокиси углерода;
  • окисляет несгоревшие углеводороды до диоксида углерода и воды.

Поскольку этот тип катализатора выполняет обе стадии катализа — восстановления и окисления, он выполняет свою задачу с эффективностью до 98%. Это значит, что если ваш автомобиль оборудован таким каталитическим нейтрализатором, он не будет загрязнять окружающую среду вредными выбросами.

Немного истории

Впервые катализаторы начали применять в 70-х годах прошлого века, хотя устройство было разработано на 20 лет раньше.

С годами катализаторы совершенствовались, и сегодня они представляют собой качественные устройства, изготовленные из лучших источников сырья.

Причиной появления катализаторов стала серьезная проблема загрязнения воздуха, из-за которой установка узлов стала обязательной для всех производителей.

Создателем катализатора является Юджин Хоудри, талантливый инженер, который начал разработку «очистителя» после прочтения отчетов об уровне смога на улицах своего города.

Как уже было сказано, эти устройства начали монтировать на автомобили только в 1970-х годах. И это при том, что первый каталитический нейтрализатор был создан в 1953 году.

Но попытка не увенчалась успехом, так как очистку провести не удалось из-за большого количества свинца в американском бензине.

Следовательно, выпуск каталитических нейтрализаторов значения не имел. Использование столь вредного для атмосферы топлива было запрещено только в конце ХХ века после разработки специального дополнения к специальному закону «О чистом воздухе».

Со временем катализатор Howdry был переработан группой инженеров по легковым автомобилям (во главе с Карлом Д. Кейтом).

Новый тип катализатора называется трехкомпонентным катализатором.

Решение о внедрении устройства стало поворотным моментом в окружающей среде и позволило снизить негативное воздействие на окружающую среду.

Как обслуживаются катализаторы?

Чтобы избежать проблем с катализатором, важно знать, что:

  • Средний ресурс катализатора около 160 000 км. Пройдя это расстояние, вам нужно подумать о замене преобразователя.
  • Если ваш автомобиль оснащен каталитическим нейтрализатором, вам не следует использовать этилированное топливо, так как это снизит эффективность катализатора. Единственное подходящее топливо в этом случае — неэтилированное.

Несомненно, польза от этих устройств для окружающей среды и нашего здоровья огромна, но помимо пользы у них есть и недостатки.

Одним из их самых больших недостатков является то, что они работают только при высоких температурах. Другими словами, когда вы заводите машину, каталитический нейтрализатор практически ничего не делает для снижения выбросов выхлопных газов.

Он начинает эффективно работать только после того, как выхлопные газы прогреются до 250-300 градусов Цельсия. Вот почему некоторые производители автомобилей предприняли шаги для решения этой проблемы, приблизив катализатор к двигателю, что, с одной стороны, улучшает характеристики устройства, но сокращает его срок службы, поскольку его близость к двигателю подвергает его воздействию очень высоких температуры.

В последние годы было решено разместить катализатор под пассажирским сиденьем на таком расстоянии, которое позволит ему работать более эффективно, не подвергаясь воздействию высоких температур двигателя.

Другими недостатками катализаторов являются частые засорения и спекание коржей. Выгорание обычно происходит из-за попадания несгоревшего топлива в выхлопную систему, воспламенения в подаче катализатора. Засорение часто происходит из-за плохого или неподходящего бензина, нормального износа, стиля вождения и т.д.

Это очень маленькие неудобства на фоне огромных преимуществ, которые мы получаем от использования автомобильных катализаторов. Благодаря этим устройствам вредные выбросы автомобилей ограничены.

Некоторые критики утверждают, что углекислый газ тоже вреден. Они считают, что в автомобиле катализатор не нужен, так как эти выбросы усиливают парниковый эффект. Фактически, если в автомобиле нет каталитического нейтрализатора и в атмосферу выделяется окись углерода, этот окись сам превратится в двуокись углерода в атмосфере.

Типы катализаторов в дизельных двигателях

Для автомобилей с дизельным двигателем до недавнего времени одним из наиболее часто используемых каталитических нейтрализаторов был катализатор окисления дизельного топлива (DOC). Этот катализатор использует кислород в потоке выхлопных газов для преобразования моноксида углерода в диоксид углерода и углеводородов в воду и диоксид углерода. К сожалению, этот тип катализатора эффективен только на 90% и позволяет устранить запах дизельного топлива и уменьшить количество видимых частиц, но он неэффективен для снижения выбросов NO x.

Дизельные двигатели выделяют газы, содержащие относительно высокий уровень твердых частиц (сажи), состоящих в основном из элементарного углерода, с которым катализаторы DOC не справляются, поэтому частицы необходимо удалять с помощью так называемых сажевых фильтров (DPF).

Источники

  • https://TechAutoPort.ru/dvigatel/vypusknaya-sistema/kataliticheskiy-neytralizator.html
  • https://carnovato.ru/chto-takoe-katalizator-v-avtomobile/
  • https://AutoVogdenie.ru/chto-takoe-katalizator-v-avtomobile.html
  • https://InfoShiny.ru/stati/katalizator-dlya-chego
  • https://diagnozbibike.ru/neispravnosti-dvigatelya/avtomobilnye-katalizatory/
  • https://AutoTopik.ru/obuchenie/930-kataliticheskiy-neytralizator.html
  • https://AvtoTachki.com/kak-rabotaet-avtomobilnyj-kataliticheskij-nejtralizator/
  • https://krosavto.ru/naskolko-effektiven-kataliticheskij-nejtralizator.html

Оцените статью
Блог о грузовых автомобилях