Главная › Блог › Что такое катализатор и где используется?
Зачем нужен катализатор в автомобилях
Что такое катализатор (правильнее говорить каталитический нейтрализатор)? Это часть выхлопной системы, сквозь которую проходят выхлопные газы. Состоит из керамической основы, на которую нанесены драгоценные металлы.
При работе двигателя топливо сгорает не полностью. Несгоревшее топливо – это самая экологически вредная часть выхлопных газов. Именно для дожигания этих остатков используются катализаторы. Они делают выхлопные газы менее вредными.
Как работают катализаторы
Катализатор – это вставка в выхлопную систему автомобиля, которая расположена достаточно близко к двигателю. Когда она нагревается, внутри происходит химическая реакция и остатки топлива догорают (рис. 1).
После догорания выхлопные газы становятся относительно экологичными, так как после полного сгорания бензина, образуется сероводород и вода.
Эта вставка представляет собой керамическую сетчатую структуру. Состоит из множества мелких сот.
Если бы все знали сколько БЕД несет в себе катализатор то массово бы начали их вырезать
Катализатор имеет больший диаметр, чем выхлопной трубопровод для того, чтобы не снижать пропускную способность.
Откуда взялся «холодный старт»
Рабочая температура катализатора начинается примерно с 400-500°C. Такая температура необходима для эффективной работы. Именно для этого двигатели оснастили вторичной воздушной системой (рис. 2). При запуске холодного двигателя сначала повышаются обороты, и достаточное количество воздуха с богатой смесью поступает непосредственно перед катализатором (минуя двигатель), чтобы сгорание перешло из двигателя в выхлопную систему, и катализатор как можно быстрее прогрелся.
Именно этот процесс и называется «холодный старт». Чем быстрее катализатор прогреется, тем быстрее он начинает эффективно работать и тем меньше вреда экологии нанесет автомобиль.
Как катализатор выходит из строя
Чаще всего происходит разрушение катализатора, т.е сама керамическая структура нарушается, он начинает крошиться, появляются канавки или трещины. Катализатор может лопнуть и сместиться, бывают случаи запекания катализатора, когда внутри спекается комок, который не продувается и соответственно затрудняет проход выхлопным газам (рис. 3).
Естественным износом катализатора можно считать медленное прогорание керамики и покрытия сот. В отличии от разрушения, при таком износе упадёт эффективность работы, но не будет нарушения пропускной способности.
Почему катализатор выходит из строя
Катализатор может выйти из строя по нескольким причинам:
- перегрев;
- механическое повреждение;
- некачественное топливо.
Рассмотрим подробнее каждый пункт.
Не ставь РЕМОНТНЫЙ КАТАЛИЗАТОР!
Катализатор может выйти из строя из-за перегрева, это происходит из-за неравномерного нагревания и, как следствие, он может треснуть.
В качестве примера – Audi RS5 первого поколения с двигателем 4.2 FSI (450 л.с.) и Audi S5 первого поколения рестайлинг с двигателем 3.0TFSI (333 л.с.). В этих автомобилях встречался перегрев левого катализатора, из-за чего он часто разрушался и полностью разлетался по выхлопной системе.
Механические повреждения встречаются достаточно редко. Это случается при наезде выхлопной системной на препятствие или неровность. Выхлопная система может погнуться, а катализатор совсем не пластичен.
Некачественное топливо также может привести к разрушению катализатора. Процесс сгорания может перейти в выхлопную систему и привести к перегреву или запеканию каталитического нейтрализатора. Либо выхлопные газы по своему составу будут такими, что приведут к разрушению, забиванию или оплавлению катализатора.
Чем опасен катализатор для двигателя
При постепенном разрушении катализатора появляется керамическая пыль. Эту керамическую пыль двигатель может затянуть в цилиндры. В процессе набора оборотов под полным газом при отпускании педали газа происходит торможение двигателем.
В этот момент выхлопные газы поступают обратно в цилиндры и, таким образом, поднявшаяся пыль может попасть внутрь – в пару трения цилиндра и поршневых колец. Тогда образуются задиры, а после снизится и компрессия (прочитайте нашу статью про задиры — https://mintco.ru/scratches/). Из-за отсутствия сжатия перестанут работать повреждённые цилиндры.
Почему автомобили без катализатора имеют специфический запах
Если сравнить старый автомобиль, сделанный до появления катализатора и современный, но с удаленным катализатором, то последний будет иметь довольно специфический запах. Запах выхлопа будет режущий, от него могут начать слезиться глаза, и даже заболеть голова.
При этом выхлопные газы старого автомобиля будут не такие едкие. Казалось бы, должно же быть наоборот, мы не стоим на месте, двигаемся вперед, и технологии должны были позволить этого избежать, но нет – двигатели современных автомобилей настроены таким образом, чтобы на холостых оборотах смесь была обогащенная. Это позволяет поддерживать рабочую температуру катализатора.
Если смесь не будет обогащенная, то катализатор начнет остывать и урон для экологии будет больше. После удаления катализаторов необходимо правильно изменить прошивку блока управления двигателем. Это сделать реально, но мало кто умеет делать это правильно.
Какие есть методы диагностики катализатора
Существует несколько методов диагностики катализатора, ниже рассмотрим каждый из них.
1. Все современные автомобили оснащены лампой «check engine». В случае неисправности катализатора эта лампочка загорается всегда. Данная неисправность считается одной из самых серьезных поломок, при которой нельзя продолжать движение даже до места ремонта.
2. Если звук выхлопа стал громче и появился характерный звон – это потенциально говорит о неисправности катализатора. Так как вставка катализатора расширена относительно диаметра выхлопной системы, вылет керамической вставки образует пустое металлическое расширение. Появляются резонансные волны, увеличивающие громкость выхлопа и добавляющие звон.
3. Следующий метод диагностики — проверка эндоскопом. Выкручивают лямбда зонды и сквозь технологические отверстия смотрят катализатор с двух сторон. Таким образом можно определить разрушения. Данный метод не защищает от случаев, когда внутри катализатора произошло спекание!
4. Компьютерная диагностика. На некоторых автомобилях (VAG группа), можно запустить процесс теста катализатора, который позволит поставить двигатель в подходящий режим работы, нагреет катализатор и, после этого, изменяя пропорцию топливовоздушной смеси, будет следить за составом выхлопных газов. На основании полученных данных блок управления делает вывод об эффективности работы катализатора.
Данный метод позволяет выявить проблемы даже если ошибки стерли недавно и ошибок по катализатору нет. У BMW, в свою очередь, есть система слежения за качеством топлива и за выхлопом.
5. Самый правильный и самый трудоёмкий метод проверки катализатора — это снять выхлоп и посмотреть катализатор на его просвет (рис 4). При такой проверке можно увидеть как торцы, так и просвет. Просвет будет говорить о состоянии центральной части.
Как проверить катализатор при подборе автомобиля или выездной диагностике
При подборе автомобиля, при выездной проверке всё сильно зависит от навыков эксперта при проведении компьютерной диагностики. Именно при помощи правильной компьютерной диагностики и, имея опыт осмотров, можно предвидеть проблемы с катализатором.
Вообще, нужно на месте выполнить все возможные проверки, кроме тех, что требуют снятия катализатора или выкручивания лямбда-зондов.
Если модель автомобиля попадает в зону риска, то мы рекомендуем проводить дополнительные проверки в сервисных условиях. Но далеко не каждый сервис правильно понимает, что такое эндоскопия катализатора, поэтому рекомендуется обратиться к профессионалам (список рекомендуемых автосервисов – https://mintco.ru/garages/).
На каких моделях катализатор разрушается быстрее
Преждевременным проблемам с катализаторами подвержены следующие модели:
Audi S4/S5/RS4/RS5 с двигателями 3.0TFSI и 4.2FSI;
BMW 3/5 с двигателями B48 (F30/F10 рестайлинговые);
Porsche с двигателями 4.8/4.8 turbo (cayenne, Panamera);
Volkswagen Teramont 3.6;
KIA/Hyundai с двигателями 1.6, 2.0 (все модели);
Nissan X-trail с двигателями 2.5 (T31);
Как продлить катализатору жизнь
В первую очередь необходимо заправляться качественным топливом и не снижать октановое число. Если на лючке бака написано 98 – значит необходимо заливать 98. Заливать топливо с меньшим октановым числом (или существенно меньшим) не желательно – это может повредить катализатор мгновенно.
Дополнительно катализатору поможет сохранить жизнь езда без полной нагрузки и без достижения максимальных скоростей. При езде на максимальной скорости нагрузка на двигатель очень высока и температура катализатора так же высока.
Температура выхлопных газов настолько высока, что её можно увидеть – выхлопная система вся краснеет, а соответственно и перегревается и катализатор. Поэтому снижение скорости позволит сохранить ему жизнь.
Надо следить за расходом масла. Расход масла может нанести сильный урон катализатору, так как выхлоп будет неправильный по составу. При сгорании масла выделяется образуется больше нагара, выхлопные газы «грязнее», и забивают катализатор.
Польза катализатора
Мировой автопарк всё расширяется и расширяется. Причём, электромобилей производят несравнимо меньше, чем автомобилей с обычными ДВС. В странах, где автопарк молодой и правительство жёстко контролирует техническое состояние каждого автомобиля, дышится намного легче, чем в Москве. Даже в мегаполисах.
Сейчас много рекламы об удалении катализаторов с доплатой. Но прежде, чем соглашаться, подумайте об экологии – жить в загазованном городе и дышать этим, вредно для здоровья.
Заключение
В данной статье мы рассмотрели:
Источник: mintco.ru
Катализатор выхлопных газов. Мифы и заблуждения.
Катализатор (не котолизатор — это совсем другое устройство и для других целей…), он же каталитический нейтрализатор, каталитический преобразователь или каталитический конвертер — это устройство в выхлопной системе автомобиля направленное на снижение токсичных выбросов в атмосферу путем восстановления оксидов азота до азота и кислорода, дожига угарного газа и несгоревших углеводородов. В химии катализатор — это вещество ускоряющее или вызывающее химическую реакцию, но само при этом на расходующееся.
Такими веществами являются медь, никель, золото, палладий, родий, хром и большинство драгоценных и редких металлических элементов. Принцип работы автомобильного катализатора как раз и основан на способности веществ-катализаторов к ускорению химических реакций. Чаще всего расположен катализатор сразу после приемной трубы, однако иногда его устанавливают прямо на приемной трубе, т.н. катколлектор. Делают это для более быстрого прогрева, так как эффективно работает он только при температурах свыше 300-400С. Однако большой минус такого расположения слишком высокие температуры в рабочем режиме и неприлично маленький срок службы катализатора.
Основные вещества, присутствующие в выхлопе, являются безвредными.
азот (N2)
вода (H2O)
углекислый газ (CO2)
Однако процесс горения не совершенен и помимо безвредных веществ при работе двигателя выделяются крайне токсичные, канцерогенные и довольно вредные для людей вещества.
углеводороды (CHx)
оксиды азота (NOx)
окись углерода (CO)
Современные катализаторы являются трехкомпонентными, т.е. оснащены тремя каталитическими преобразователями, по одному на каждое вещество, которое необходимо снизить. Трехкомпонентный катализатор представляет собой металлический корпус из нержавеющей стали, в котором находится «сотовая» керамическая конструкция или реже конструкция типа «керамические бусины».
Сотовая конструкция бывает металлической или керамической и покрыта веществами-катализаторами, обычно это платина, родий или палладий (в последнее время на некоторых моделях начинают применять золото, которое что удивительно дешевле других металлов-катализаторов). Керамическая конструкция более распространена, так как дешевле в производстве, однако у такой конструкции есть большой минус — хрупкость. Достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты треснули и осыпались. В каталитических преобразователях используются два вида катализаторов: восстанавливающий и окислительный.
Восстанавливающий катализатор использует платину и родий, чтобы уменьшить выбросы оксидов азота. Когда молекула оксида или двуокиси азота встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород. Атом азота же связывается с другим атомом азота, образуя газообразный азот N2.
Окислительный катализатор уменьшает количество несгоревшего топлива СН и окиси углерода СО путем их сжигания (окисления) с помощью платины и палладия. Этот катализатор также помогает оксиду углерода вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ. В упрощенном виде эти химические реакции выглядят следующим образом:
CH+O2 -> CO2+H2O;
NO+CO -> N2+CO2;
CO+O2 -> CO2;
NO+H2 -> N2+H2O.
Вследствие этих реакций токсичные, вредные вещества CO, CHx и NOx восстанавливаются или окисляются в безвредную воду H2O, азот N2 и углекислый газ CO2.
Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с сокращением выбросов NOx. Одна из причин в том, что дизельные двигатели сами по себе функционируют в более низком температурном режиме, чем бензиновые, а преобразователи работают лучше при нагреве.
Ведущие эксперты в области «зеленого» автомобилестроения придумали новую выхлопную систему, которая помогает исправить этот недостаток. Они впрыскивают водный раствор мочевины в выхлопную трубу до того, как газы достигнут преобразователя. При этом возникает химическая реакция, которая уменьшает количество NOx.
Карбамид, также известный как мочевина — органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода. Его можно обнаружить в моче млекопитающих и земноводных, что и объясняет такое название. Мочевина реагирует с NOx с получением азота и водяного пара, снижая количество оксидов азота в выхлопных газах дизельных двигателей более чем на 90 процентов.
Причины выхода катализатора из строя.
Для керамических катализаторов:
-Удар, например, о камень (достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты рассыпались).
-Попадание воды на раскаленный катализатор, например, если заехать в лужу на прогретой машине (также может привести к тому, что соты рассыпятся).
-Неисправность в системе зажигания. Если при пуске двигателя не происходит воспламенение, то топливо может попасть в приемную трубу, а затем и в катализатор и бензин может взорваться в катализаторе (что также может привести к тому, что соты рассыпятся), многократные пропуски зажигания быстро разрушают и даже оплавляют катализатор.
Для всех катализаторов:
Признаки неисправного катализатора
-Автомобиль начинает «тупить», ухудшаются динамические характеристики, автомобиль перестает «тянуть», плавают обороты на холостом ходу, двигатель может не разгоняться выше определенных оборотов, катализатор может раскалиться докрасна и даже оплавиться кожух.
-Двигатель начинает «дизелить», громко и жестко работать (сильный подпор выхлопным газам).
-Характерный звон и дребезжание в районе катализатора (соты катализатора рассыпались).
-При перегазовке из выхлопа высыпается «крупа» или белая-серая пыль — частицы катализатора.
Катализаторы не подлежат ремонту, а только замене на родной, либо на универсальный аналог. Также возможна замена катализатора на пламегаситель, с ухудшением норм экологичности до Евро-0 с невозможностью въезда в города большинства цивилизованных стран.
Предпочтительней ставить универсальный катализатор:
-Если автомобиль младше 5-10 лет.
-Если вы не хотите загрязнять атмосферу.
-Если вы планируете выезжать за границу.
-Если вы самостоятельно проходите техосмотр.
-Если работа ДВС без катализатора имеет сложности.
В других случаях более предпочтителен недорогой вариант с пламегасителем и обманкой либо прошивкой.
Полный размер
Средний срок службы современных катколлекторов (находящихся в непосредственной близости к ДВС) около 100-150т.км., катализаторов который устанавливаются снизу авто, после «паука», не менее 250т.км. Нередки случаи жизни катализаторов более 500т.км., только у старых авто, разработки 90х годов, сейчас такое не встречается и считают за чудо, если катализатор прожил 250-300т.км. Все дело в толщине и прочности керамики — раньше не экономили…
Заблуждения и мифы по поводу катализаторов.
-Вопреки расхожим мнениям гаражных, диванных аналитегов и автомастеров, осыпающийся катализатор не может навредить двигателю, вызвать абразивный износ, даже с фазовращателями на впуске и выпуске и катколлектором. Подсос керамической пыли в двигатель попросту НЕВОЗМОЖЕН, особенно если углубиться и посмотреть диаграммы работы двигателя.
Выпускные клапана на этапе впуска закрыты ВСЕГДА, когда давление в выхлопной системе превышает давление в камере сгорания. Поэтому керамическая пыль не может попасть в камеру сгорания и наделать задиров на юбках поршня и хоне цилиндров.
Тем более при разборках таких двигателей (которые имеют явные задиры и разрушенный катализатор) никакие впрессованные частицы или частицы в масле или фильтрах нигде обнаружены не были. Максимум что может сделать катализатор — постепенно разрушиться и улететь в атмосферу, а вот последнее совершенно не полезно для людей, микрочастицы катализаторной пыли, попадая в легкие (вместе с сажей от дизельных двигателей и пылью выбитой шипами из асфальта) навсегда остаются там и постепенно, накапливаясь — вызывают СИЛИКОЗ, с рубцеванием и разрушением тканей легких и провоцированием развития рака. Как вам такой расклад — любители «псевдозеленых» технологий? Небольшое количество окисей азота и углеводородов покажутся просто страшилкой. Поэтому при малейших признаках разрушения — удаляйте катализатор, меняйте на пламегаситель, спасите жизни окружающих от керамической пыли.
-Вопреки все зеленеющим технологиям, при прогреве двигателя (особенно в мороз) катализатор не работает вообще, а для более быстрого прогрева комп начинает жутко богатить смесь. Адская углеводородная вонища с утра у стоянок (у некоторых богатит аж до черного коптящего дыма в самом начале прогрева — что там про безвредный выхлоп с катализатором?) от только что заведенной машины не только от того что катализатор не работает (если он еще есть…), но и от богатой смеси, предназначенной для прогрева этого самого катализатора. Выходит что авто, комп которых рассчитан на быстрый прогрев катализатора при запуске — загрязняет атмосферу гораздо сильнее, чем те, у которых катализатора нет изначально!
—Правильно рассчитанный инжекторный двигатель, с широкополосной лямбдой, а также двигатель с непосредственным впрыском в катализаторе не нуждаются совершенно. Их выхлоп в нормальных режимах работы, а также при прогреве не содержит ничего вредного (высоких температур нет — окиси азота отсутствуют, смесь чуть бедная или нормальная, поэтому СО и СН в выхлопе тоже не будет), исключая режим работы с «прогревом» катализатора. Особенно бесполезен катализатор ДВС с непосредственным впрыском, т.к. их режимы работы предполагают почти постоянное обеднение смеси с разным соотношением воздух/топливо, вредные выбросы таких двигателей — минимальны.
-Наличие катализатора в системе приводит к росту расхода топлива (при прогреве и при низких температурах — к существенному росту, т.к. катализатор греется несгоревшим топливом), снижению момента и мощности (из-за дополнительного сопротивления в выхлопе), снижению надежности всей системы в целом и добавляет дополнительных расходов на поддержание всей систем в работоспособном состоянии — дополнительные дорогие лямбда-зонды, собственно сами катализаторы, усложнение конструкции выхлопной системы, вместе с ее утяжелением. Думаю многие заметили, что чем «экологичней» автомобиль — тем он дороже…
Вместо того, чтобы правильно настраивать двигатели и исключать появления в выхлопе окисей азота, углеводородов и моноксида углерода (таких способов сейчас существует огромное количество), производители навешали болванок с керамикой, которые еще и нужно прогревать несгоревшим топливом и повышенной температурой выхлопных газов. Т.е. мы жертвуем расходом топлива и ресурсом всей системы лишь ради того, чтобы катализатор всегда был нагрет как минимум до 300-400С, чтобы он мог дожигать несгоревшее топливо, которое подается с избытком для прогрева этого самого катализатора! Идиотизм, да и только…
Т.о. катализатор выхлопных газов был бы очень полезен во времена карбюраторных двигателей с постоянно богатой смесью и плавающей стехиометрией, из-за отсутствия нормальной обратной связи. Но в современных двигателях, очень точно регулирующих смесь до десятых долей %, имеющих широкополостные лямбда-зонды, высокоточные форсунки, а то и непосредственный впрыск применение катализаторов единственное — получение сертификата Евро с все возрастающей цифрой…к сожалению, все современные «экологичные и зеленые» системы и нормы придуманы лишь для одного — извлечения прибыли, из потребителей, организаций, автопроизводителей и всех остальных…все это не борьба за экологию…это борьба ЗА БАБЛО.
Источник: www.drive2.ru
Что такое катализатор и чем он опасен для мотора
Каталитический нейтрализатор – один из важнейших компонентов любого современного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Разбираемся в устройстве системы и вовремя устраняем неполадки.
Каталитический нейтрализатор — один из важнейших компонентов любого современного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Именно эта неприглядная деталь помогает сохранить атмосферу от вредных выбросов и уберечь экологию планеты. Несмотря на очевидные плюсы, катализатор может доставить автовладельцу немало проблем и даже полностью убить двигатель машины.
Разбираемся в устройстве системы и вовремя устраняем неполадки каталитического нейтрализатора. Устройство Каталитический нейтрализатор входит в систему выпуска отработавших газов и располагается в непосредственной близости от выпускного коллектора автомобиля.
Именно в него попадает раскалённый выхлоп из коллектора ДВС, и уже после, существенно замедленным, охлаждённым и очищенным от вредных веществ оказывается в резонаторе и в глушителе. Принцип работы устройства основан на химических реакциях, нейтрализующих вредные выбросы окиси азота, углерода и всевозможных групп углеводородов.
Основной элемент катализатора выполнен в виде массивного керамического или металлического блока с мелкими сотами, на стенки которых нанесены драгоценные металлы — сплав иридия и платины, а также родия и палладия. При касании химически активных поверхностей вредные соединения сгорают и выводятся из выхлопной трубы в виде безвредных N2 и CO2. Платина и палладий выполняют в устройстве роль окислителей и сильно ускоряют горение углеводородов. Активный элемент помещён в металлический кожух и снабжён слоем теплоизоляции.
Каталитический нейтрализатор не просто улавливает и нейтрализует вредные соединения, но и непосредственно влияет на работу двигателя. Сигналы с датчиков, расположенных на входе и выходе в устройство, постоянно считываются «мозгами» автомобиля и помогают наилучшим образом оптимизировать рабочую смесь. Признаки неисправности Срок службы дорогостоящего катализатора обычно примерно равен сроку службы всего автомобиля, однако нередко он ломается гораздо быстрее положенного и может утянуть за собой мотор. Важно помнить, что каталитический нейтрализатор не выходит из строя без причин. Его поломка — признак неправильной работы системы зажигания, неполного сгорания смеси в цилиндрах, сильного износа мотора или длительного использования некачественного топлива.
10 признаков поломки коробки передач.
Понять, что ваш катализатор просится в утиль, можно по нескольким характерным симптомам: — снижение производительности мотора Наиболее распространённым симптомом выхода из строя катализатора является сильное снижение мощности двигателя. Автомобиль начинает терять динамику и плохо разгоняется. Двигатель работает неустойчиво, перегревается и «троит».
Это случается при сильном уменьшении пропускной способности катализатора: соты разрушаются, оплавляются и спекаются, закупоривая отверстие и мешая свободному проходу отработавших газов. На начальной стадии неисправности автомобиль будет разгоняться до относительно невысокой скорости, а при запущенном случае мотор начинает тяжело запускаться, а затем «задыхаться» и глохнуть. Топливная экономичность также заметно ухудшается. Также во время холодного пуска появляется резкий неприятный запах.
Источник: quto.ru