Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

В составе выхлопных газов автомобиля содержится довольно много токсичных веществ. Для предотвращения их попадания в атмосферу используется специальное устройство, получившее название “каталитический нейтрализатор” (более известный как “катализатор”). Он устанавливается на автомобилях, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, работающих как на бензине, так и на дизельном топливе. Зная принцип работы катализатора, вы сможете понять важность его работы и оценить последствия, которые может вызвать его удаление.

Конструкция и функции каталитического нейтрализатора

Нейтрализатор является частью системы выхлопа. Он располагается сразу за выпускным коллектором двигателя. Катализатор состоит из:

• Металлический корпус (монтажный мат), имеющий входной и выходной патрубки.
• Керамический блок (монолит). Представляет собой пористую структуру с множеством ячеек, которые увеличивают площадь соприкосновения выхлопных газов с рабочей поверхностью.
• Каталитический слой – специальное напыление на поверхностях 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 кожух. Выполняет функции теплоизоляции и защиты катализатора от механических повреждений.

Главная функция каталитического нейтрализатора – это нейтрализация трех основных токсических компонентов отработавших газов, поэтому он получил свое название – трехкомпонентный. Вот эти нейтрализуемые компоненты:

• Окислы азота NOx – компонент смога, причина кислотных дождей, ядовиты для человека.
• Угарный газ СО – смертельно опасен для человека при концентрации в воздухе от 0,1%.
• Углеводороды CH – компонент смога, отдельные соединения канцерогены.

Принцип действия катализатора

На практике трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет следующий принцип действия:

• Выхлопные газы из двигателя попадают внутрь керамических блоков, где проникают в ячейки, полностью заполняя их.
• Металлы-катализаторы палладий и платина провоцируют реакцию окисления, в результате которой несгоревшие углеводороды СН преобразуются в водяной пар, а угарный газ СО в углекислый.
• Восстановительный металл-катализатор родий преобразует NOx (оксид азота) в обычный безвредный азот.
• В атмосферу выпускаются очищенные отработавшие газы.

Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то возле катализатора всегда находится сажевый фильтр. Иногда эти два элемента могут быть совмещены в единую конструкцию.

Рабочая температура катализатора играет решающую роль в эффективности процесса нейтрализации токсичных компонентов. Реальное преобразование начинается только после достижения 300°С. Идеальной, с точки зрения эффективности и срока службы, считается температура от 400 до 800°С. В диапазоне температур от 800 до 1000°С наблюдается ускоренное старение нейтрализатора. Длительная работа при температуре свыше 1000°С оказывает губительное воздействие на катализатор. Альтернативой керамике, выдерживающей высокие температуры, является металлическая матрица из гофрированной фольги. Катализаторами в такой конструкции выступают платина и палладий.

Срок службы катализатора

Средний ресурс катализатора составляет 100 тыс. километров пробега, но при правильной эксплуатации он может исправно функционировать и до 200 тыс. километров. Основные причины раннего износа – неисправность двигателя и качество топлива (топливовоздушной смеси). При наличии обедненной смеси происходит перегрев, а при слишком богатой возникает засорение пористого блока остатками несгоревшего топлива, что препятствует протеканию необходимых химических процессов. Это приводит к тому, что срок службы каталитического нейтрализатора существенно снижается.

Еще одной распространенной причиной неисправности керамического катализатора являются механические повреждения (трещины), возникающие при механических воздействиях. Они провоцируют быстрое разрушение блоков.

При возникновении неисправностей работа каталитического нейтрализатора ухудшается, что фиксируется при помощи второго лямбда-зонда. В этом случае электронный блок управления сообщит о неисправности, выдав на приборной панели ошибку «CHECK ENGINE». Также признаками выхода из строя являются дребезжание, увеличение расхода топлива и ухудшение динамики. В этом случае его меняют на новый (оригинального производства или универсальный). Почистить или восстановить катализаторы невозможно, а поскольку это устройство имеет высокую цену, многие автомобилисты предпочитают просто удалить его.

Можно ли удалить катализатор

При удалении катализатора его очень часто заменяют на пламегаситель. Последний выравнивает поток выхлопных газов. Его установка рекомендуется для устранения неприятных шумов, которые возникают при удалении катализатора. При этом, если вы выбрали именно удаление, лучше полностью снять устройство и не прибегать к рекомендациям некоторых автомобилистов пробить в нем отверстие. Подобная процедура улучшит ситуацию только на время.

В автомобилях, соответствующих экологическим стандартам Евро-3, помимо удаления катализатора необходима перепрошивка электронного блока управления. Ее обновляют до версии, в которой отсутствует каталитический нейтрализатор. Также можно установить эмулятор сигнала кислородного датчика, который избавит от необходимости перепрошивать ЭБУ.

Наилучшим решением при поломке каталитического нейтрализатора будет его замена на оригинальную деталь в специализированном сервисе. Таким образом будет исключено вмешательство в конструкцию автомобиля, а его экологический класс будет соответствовать заявленному производителем.

Нейтрализатор выхлопных газов автомобиля

Выхлопную систему современных транспортных средств производители дополнили каталитическим нейтрализатором (КН), основное предназначение которого заключается в дожигании выхлопных газов, которые производит данный автомобиль. Посредством реализации данной функции проявляется непосредственная забота об окружающей среде, ведь количество вредных выбросов, таким образом, существенно уменьшается.

Разновидности каталитических нейтрализаторов

На сегодняшний день катализаторы разделяются на две основные группы: керамические и металлические. Также отдельной разновидностью катализаторов являются сажевые фильтры. Каждый прибор имеет свои уникальные параметры и характеристики, на которые владельцы ТС непременно обращают внимание при осуществлении замены вышедшего из строя нейтрализатора выхлопных газов на новое и оригинальное оборудование.

Керамические катализаторы отличаются от иных устройств, в первую очередь, тем, что распложенный внутри картридж (наполнитель) произведён из керамики. Соты катализатора могут быть квадратной, круглой или треугольной формы, при этом они полностью сквозные. При условии правильной эксплуатации соты должны отлично просматриваться на свет. Если это не так, значит они забились.

Картридж керамического катализатора внешне напоминает решётку и как любое устройство имеет свои преимущества и недостатки. В первую очередь, что привлекает потребителей, так это доступная цена системы, а недостатком является хрупкость. Преждевременно изделие может сломаться от сильного удара или от погружения в воду, что в результате повлечёт за собой и проблемы с системой зажигания ТС. Керамический катализатор будет даже трудно сдать на утилизацию в скупке, в случае нарушения целостности корпуса.

Более прочными, нежели керамические, считаются металлические катализаторы. Данный вид устройств отличается своей надёжностью и долговечностью, ведь металлическая конструкция наполнителя более устойчива к влаге и различным механическим повреждениям. Цена на такие катализаторы значительно больше керамических модификаций.

Конструкция картриджа представляет собой спиралевидную ячеистую структуру, где соты соответственно сделаны из металла и имеют неправильную форму.

Самыми распространёнными причинами выхода оборудования из строя КН являются:

• использование топлива не наилучшего качества;
• значительный температурный нагрев;
• окончание отведённого производителем катализатору срока годности.

На автомобиле, где установлен металлический каталик можно без опасений ездить по неровным дорогам и даже ямам. Попадающие по КН камни сильно не повредят его корпус, единственное, могут оставить вмятину.

Для авто, которые работают на ДТ, разработаны сажевые фильтры. Они имеют квадратные ячейки, часть которых открыта, а иная часть нет, располагаются они через по порядку. Цена такого оборудования доступна, но при этом повредить их очень просто.

Конструкция авто катализаторов

Система отвода выхлопных газов, которыми сегодня оснащаются новые модели транспортных средств, отвечают за то, чтобы все отработанные газы соединились в один поток и как можно скорее покинули ТС без утечки. Конструкция такой системы имеет некоторые элементы, где каталитический нейтрализатор отработавших газов занимает значимое место.

Конструктивно каждый вид каталитического нейтрализатора отличается от иного по ряду причин, но в основном, современный КН выхлопной системы любого авто представлен двумя главными конструкциями преобразователей: сотами и керамическими бусинами. На практике производители, чаще всего, отдают предпочтение наполнителю из сот.

Учитывая это, конструкция такого авто катализатора состоит из:

• подложки: является высокопрочным материалом пористой структуры;
• внешней рубашки: основное предназначение которой заключается в обеспечении максимально возможной для каталитического материала площади;
• каталитического материала: это может быть платина, палладий, родий. Всё зависит от особенностей производственного процесса.

По правилам катализатор должен устанавливаться после приёмной трубы, но на практике также можно встретить фильтр, прикреплённый к фланцу устройства выпускного коллектора. Принцип функционирования КН достаточно простой, в связи с чем, каждый желающий может самостоятельно разобраться в данном вопросе.

Катализаторы авто оснащены корпусом, блоком-носителем и теплоизоляцией. Конструкция блока носителя представлена множеством сот-ячеек, которые покрываются специальным составом. Рассчитывать на эффективную работу данного состава можно только после того, как система будет хорошо прогрета, а именно будет достигнута температура в 300 градусов по шкале Цельсия. Сверху соты покрываются очень тонкой плёнкой (каталитический слой), которая изготовлена из платиноиридиевого сплава.

Устройство сдерживает оксиды углерода, углеводородов, сажи и иные элементы, находящиеся в выхлопных газах. Остатки вредных веществ, которые не сгорели сразу, далее соприкасаются с нагретой до максимума поверхностью каталитического слоя и догорают окончательно. В процессе горения непосредственно принимает участие имеющийся в отработанных газах остаток кислорода.

Выгодная сдача бу катализатора

В случае, если ваш каталик по ряду причин вышел из строя, его можно сдать в один из пунктов приёма катализаторов. Рынок данных услуг переполнен самыми различными предложениями, но выгодно продать старое устройство можно только при условии сотрудничества с проверенными компаниями.

Такие компании, в первую очередь, ведут данный вид деятельности легально, предоставляют выгодные условия всем своим клиентам, а также принимают катализаторы в любом виде: отечественного и зарубежного производства. В достойных для сотрудничества компаниях работают только специалисты своего дела, с многолетним опытом в данной сфере. Такие сотрудники способны быстро, качественно и грамотно оценить устройство, ведь в данном процессе используют исключительно современные технологии, новое и точное оборудование.

Компании, располагающие собственными основными средствами, могут гарантировать, что после изъятия благородных металлов, последние будут утилизированы по всем правилам. А владелец при этом получает достойное вознаграждение, которое может стать отличным финансовым стартом в процессе приобретения нового устройства или одного из его аналогов.

Главная функция катализатора в выхлопной системе автомобиля

Роль КН и зачем вырезают катализатор на автомобиле

Каталитический преобразователь в обязательном порядке устанавливается производителем в выхлопную систему каждого современного автомобиля и служит всего для одной цели — нейтрализовать токсичные компоненты, присутствующие в отработанных двигателем газах, выбрасываемых в земную атмосферу. Именно для того, чтобы не загрязнять окружающую среду ядовитыми компонентами автомобильного выхлопа и устанавливается КН (катализатор или каталитический нейтрализатор).

Какими по назначению бывают КН

По своему назначению каталитические конверторы бывают:

• двухкомпонентными устройствами, они дожигают CO и углеводороды до образования H₂O и двуокиси углерода;
• трехкомпонентными узлами, которые выполняют более сложную работу и нейтрализуют окислы азота, образующиеся в современных дизельных и бензиновых двигателях.

Трехкомпонентные преобразователи применяют для очистки выхлопных газов чаще и изделия отличаются конструкцией картриджа. Внешне они схожи, а вот внутренний фильтрующий блок (наполнитель) изготавливается из полых керамических либо металлических ячеек-сот.

Керамические узлы отличаются более доступной стоимостью. Они дешевле металлических нейтрализаторов, но хрупкие и не выдерживают механических воздействий. Именно поэтому такие модификации КН недолговечны, склонны к повреждениям и осыпанию, плохо реагируют даже на удары при попадании машины в яму или на кочку.

Раскаленная керамика боится даже воды и если на деталь, к примеру, попадет жидкости из лужи, то ячеистая структура может пострадать, что приведет к снижению пропускной способности блока и тогда владельцу машины придется узнать, зачем убирают катализатор в автомобиле.

Металлические преобразователи достаточно устойчивы к внешним воздействиям, поэтому не боятся механических ударов. Но снизить работоспособность блока могут внутренние процессы, которые возникают в процессе горения низкокачественного топлива, содержащего различные добавки, увеличивающие температуру горения до аномальных пределов.

Это разрушительно влияет на каталитически активное покрытие из ценных металлов, которое со временем попросту выгорает. Но металл также не спасет ячеистую структуру блока от попадания и накопления загрязняющих компонентов из мотора в виде рабочих растворов и всевозможных соединений кремния.

Каталитические нейтрализаторы устанавливают разными способами. Ранее их располагали в виде врезок в выхлопную трубу ТС. Чтобы работа блоков была более эффективной и они быстрее прогревались до необходимых температур (от 300 до 900 С), при которых происходят химические процессы, нейтрализаторы начали ставить за выпускным коллектором, как можно ближе к точке выхода раскаленных автомобильных газов.

Как устроен катализатор

Каталитические конверторы имеют относительно простую конструкцию, состоящую из корпуса (нержавеющая сталь), каталитически активного блока (металлический или керамический), защитной термической прокладки и двух кислородных датчиков расположенных на входе и выходе узла (лямда-зонд).

Внутренний картридж, собранный из большого количества мелких полых сот, покрыт напылением из драгметаллов платиновой группы. Это покрытие играет важную роль в очистке газов. На его поверхности под воздействием высоких температур проходят химические реакции, в результате которых вредные компоненты выхлопных газов принимают безвредную форму.

Производители КН закладывают ресурс на 100-150 тыс. км, но иногда катализаторы выходят из строя намного раньше и это случается по разным причинам.

Неисправный преобразователь не только перестает нейтрализовать опасные вещества, но и наносит вред двигателю и другим системам машины. Владельцы автомобилей не сталкивающиеся с такой проблемой и не знающие, зачем нужен катализатор в выхлопной системе автомобиля, обращаются в специализированные автосервисы, где диагностируют неисправность детали и рекомендуют удалить непригодный для работы узел.

Причины раннего износа нейтрализатора

На длительность работы каталитического преобразователя могут влиять ряд причин, а также особенности эксплуатации транспортного средства. В среднем деталь способна исправно проработать от 3 до 7 лет.

Самые распространенные поломки КН:

• деформация и осыпание керамической структуры активного блока;
• естественное выгорание покрытия из редких металлов;
• горючее низкого качества;
• неисправная система зажигания.

Каждый водитель современного автомобиля сможет узнать об износе нейтрализатора, если на панели бортового компьютера появиться ошибка «Check Engine», сигнализирующая о некорректной работе кислородных датчиков.

Собственникам более старых моделей ТС нужно принять во внимание проблемы транспорта, связанные с медленным разгоном и дерганьем авто — это может быть причина снижения пропускной способности преобразователя. И в этом случае водитель должен знать, зачем удаляют катализатор в машинеи какие последствия могут быть если оставить неисправный узел в выхлопной системе.

Также надо обратиться в автосервис, если слышен дребезжащий звук под днищем автомобиля, который появляется на высоких оборотах и говорит о том, что керамические соты разрушены, отколовшиеся частицы бьются о корпус КН под действием поступающего потока автомобильного выхлопа.

Еще нужно обращать внимание на то, как выводятся газы из выхлопной трубы. При исправном узле из глушителя поступает пульсирующий поток выхлопа, а если отработанные газы выбрасываются ровно или слабо, не исключено, что разрушилась ячеистая структура картриджа.

В том случае, если в автомобильном сервисе подтвердили неисправность устройства, владелец авто должен быть готов к замене старого КН и четко понимать зачем вырезают катализатор на автомобиле. Изношенную деталь нельзя оставлять, ее нужно удалять, чтобы она не нанесла вред двигателю и всей машине в целом.

Отработанный узел не выкидывают на свалку, так как в нем за время эксплуатации накопилось немало токсичных веществ, которые при попадании в землю наносят вред природе и человеку. Удаленный нейтрализатор нужно выгодно продать компании, которая занимается вторичной переработкой старых устройств и их утилизацией.