Как работает каталитический дожигатель?

 

Содержание

Как работает каталитический дожигатель?

Каталитические дожигатели, покрытые платиной

На дорогах нашей страны миллионы машин, и каждая из них является источником загрязнения атмосферы. В крупных городах больше автомобилей, поэтому их выхлопы могут больше навредить атмосфере.

Для решения этой проблемы были приняты законы о контроле над загрязнением воздуха, ограничивающие выброс вредных веществ, производимый автомобилями. За многие годы производители автомобили внесли много изменений в конструкцию двигателей и топливных систем для соответствия требованиям этих законов. Одно из таких изменений относится к 1975 г., когда было представлено интересное устройство под названием каталитический дожигатель выхлопных газов. Каталитический дожигатель предназначен для преобразования вредных веществ в менее вредные до их выхода из выхлопной системы автомобиля.

Каталитический дожигатель имеет очень простую конструкцию и огромное значение. В этой статье мы расскажем о том, какие вредные вещества производятся двигателем, и как каталитический дожигатель справляется с ними, снижая выбросы в атмосферу.

Расположение каталитического дожигателя в автомобиле

Вредные вещества, производимые двигателем

Для того, чтобы уменьшить выброс вредных веществ, двигатели современных автомобилей тщательно контролируют количество сжигаемого топлива. Они стараются поддерживать состав горючей смеси очень близким к стехиометрической точке, т.е. идеальному соотношению воздуха и топлива. В теории, при таком соотношении все топливо сгорает, благодаря кислороду, содержащемуся в воздухе. Для бензина стехиометрическое соотношение составляет приблизительно 14,7:1, т.е. на 1 кг бензина должен приходиться 14,7 кг воздуха. В действительности, во время езды состав топливной смеси немного отличается от идеального соотношения. Иногда смесь может быть бедной (отношение воздуха к топливу выше 14,7) или богатой (отношение воздуха к топливу ниже 14,7).

Выбросы двигателя включают следующие вещества:

  • Газообразный азот (N2) — воздух на 78% состоит из азота, и большая его часть проходит через двигатель.
  • Углекислый газ (СО2) — один из продуктов сгорания. Углерод, содержащийся в топливе, связывается с кислородом из воздуха.
  • Пары воды (Н2О) — еще один продукт сгорания. Водород, содержащийся в топливе, связывается с кислородом из воздуха.

По большей части, эти выбросы не являются вредными, хотя считается, что углекислый газ способствует глобальному потеплению. В связи с тем, что процесс сгорания протекает в неидеальных условиях, двигатель также производит небольшое количество вредных выбросов. Каталитический дожигатель предназначен для их нейтрализации:

  • Угарный газ (СО) — ядовитый газ без цвета и запаха.
  • Углеводороды или летучие органические соединения (ЛОС) образуются из испарений несгоревшего топлива и приводят к возникновению смога.
  • Оксиды азота (NO и NO2 или их общее обозначение NOx) приводят к образованию смога и кислотных дождей, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на слизистые оболочки.

Далее мы расскажем о том, что происходит внутри каталитического дожигателя.

Как каталитический дожигатель борется с загрязнением?

В химии катализатором называется вещество, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию без его изменения. Катализатор принимает участие в реакции, но не являются ни реагентами, ни продуктами реакции. В теле человека энзимы являются естественными катализаторами, отвечающими за протекание большинства важных биохимических реакций [источник: Chemicool].

В каталитическом дожигателе задействовано два типа катализаторов: восстановительный катализатор и окислительный катализатор. Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим катализатором, обычно платиной, родием и/или палладием. В связи с тем, что материалы являются чрезвычайно дорогими, требуется создать конструкцию, обеспечивающую максимальную площадь контакта катализатора с потоком выхлопных газов при минимальном количестве катализатора. В некоторых новых дожигателях используется смесь золота с более традиционными катализаторами. Золото дешевле других материалов и может повысить окисление — химическую реакцию, снижающую количество вредных веществ до 40% [источник: Kanellos].

Большинство современных автомобилей оснащены трехступенчатыми каталитическими дожигателями. Такая конструкция используется для контроля трех типов загрязняющих выбросов, с которыми борется дожигатель.

На первой ступени дожигателя используется восстановительный катализатор. В катализаторе используется платина и родий, снижающие выброс NOx. При контакте молекул NO и NO2 с катализатором, происходит восстановления кислорода для образования О2. Атомы азота связываются с другими восстановленными атомами азота для образования N2. Пример:

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

Конструкция катализатора с керамическим сотовым покрытием

На второй ступени дожигателя используется окислительный катализатор. Он снижает количество несгоревших углеводородов и угарного газа, сжигая (окисляя) их при участии платинового или палладиевого катализатора. Такой катализатор ускоряет реакцию СО и углеводородов с кислородом, содержащимся в выхлопе. Пример:

В каталитических дожигателях используется два основных типа конструкций — соты и керамическая подложка. В большинстве современных автомобилей используется сотовая конструкция.

Далее мы расскажем о третьей ступени каталитического дожигателя, а также о том, как повысить его КПД.

Борьба с загрязнением и повышение КПД

Третья ступень дожигателя включает систему контроля, которая отслеживает состав выхлопа для управления системой впрыска топлива. В автомобилях имеется датчик кислорода, расположенный ближе к двигателю, чем каталитический дожигатель. Этот датчик отслеживает содержание кислорода в выхлопе и передает информацию на компьютер двигателя. Компьютер двигателя может повышать или понижать содержание кислорода в выхлопе, регулируя отношение воздуха к топливу. Такая схема контроля позволяет компьютеру двигателя обеспечивать работу двигателя максимально приближенно к стехиометрической точке, а также обеспечивать достаточное содержание кислорода в выхлопе для сжигания несгоревших углеводородов и СО с использованием окислительного катализатора.

Каталитический значительно снижает выброс вредных веществ, но все же его можно существенно улучшить. Недостатком каталитического дожигателя является то, что он работает при достаточно высокой температуре. При холодном запуске двигателя, каталитический дожигатель практически не выполняет свою работу.

Одним из простых решений этой проблемы является установка дожигателя ближе к двигателю. При этом в дожигатель поступают более горячий выхлоп, и дожигатель прогревается быстрее, но эксплуатация при экстремально высоких температурах может сократить срок его службы. Большинство производителей автомобилей устанавливают дожигатель под передним пассажирским сидением, что достаточно далеко от двигателя, чтобы обеспечивать безопасную температуру работы.

Предварительный прогрев каталитического дожигателя также позволит снизить выброс вредных веществ. Для прогрева дожигателя проще всего использовать нагреватель с электросопротивлением. К сожалению, 12-вольтные электрические системы большинства автомобилей не обеспечивают достаточную мощность для быстрого прогрева каталитического дожигателя. Большинство водителей не станут ждать несколько минут перед запуском двигателя для прогрева дожигателя. В гибридных автомобилях используются большие высоковольтные аккумуляторы, которые могут обеспечить мощность, достаточную для быстрого прогрева каталитического дожигателя.

Каталитические дожигатели дизельных двигателей практически не справляются с устранением NOx. Это происходит из-за более низкой рабочей температуры по сравнению с бензиновым двигателем, а дожигатели работают лучше при высокой температуре. Некоторые ведущие автомобильные эксперты в сфере защиты окружающей среды разработали решение для этой проблемы. Они вводят раствор мочевины в выхлопную трубу, который испаряется, смешивается с выхлопом и приводит к химической реакции, снижающей выброс NOx. Мочевина, или карбамид, является органическим соединением, состоящим из углерода, азота, кислорода и водорода. Она получается из мочи млекопитающих и земноводных. Мочевина вступает в реакцию с NOx с выделением водяного пара и азота, нейтрализуя более 90% оксидов азота выхлопе [источник: Innovations Report].

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.

Читать статью  Гбо 2 поколения

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:

-Некачественный (низкое октановое число, содержание смол, дизтоплива) и этилированный бензин.
-Попадание паров и частиц несгоревшего масла (зола не имеет значения) быстро забивают соты.
-Попадание в катализатор антифриза или «левых» жидкостей для промывки топливной системы.
-Переобогощенная топливно-воздушная смесь покрывает катализатор сажей и забивает его.
-Долгая работа двигателя на холостом ходу, пробочная езда, постоянные автозапуски и прогревы.

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.

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.

Читать статью  Хотелось бы поделиться информацией, про жидкую резину кому то будет полезной!

-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.

Особенности эксплуатации автомобильного катализатора

Автомобильный катализатор — это что за устройство , как оно функционирует и по каким симптомам можно узнать о его неисправности? Подобный вопрос возникает у многих владельцев, решивших самостоятельно обслуживать автомобиль. Следует учитывать, что цена нового узла составляет несколько десятков тысяч рублей. Грамотная эксплуатация двигателя увеличивает срок службы нейтрализатора отработавших газов.

Катализатор автомобильный

Общая информация про катализатор в автомобиле

Устройство предназначено для дожигания окиси углерода и остатков топлива до компонентов, безвредных для окружающей среды. Первые образцы механизма появились в 60-е гг. прошлого столетия. Установка на серийные машины (как с карбюраторными моторами, так и с оснащенными системой впрыска топлива) началась спустя 20 лет. С 2000-х гг. катализатор является обязательным компонентом выхлопных систем для новых автомобилей.

Расположение

Нейтрализатор находится в выхлопной системе до первичного глушителя (резонатора) шума отработавших газов. Для обеспечения экологических нормативов от Евро-4 узел перенесли ближе к выпускному коллектору (на части двигателей катализатор интегрирован в коллектор).

Подобная технология позволила быстрее прогревать сотовый наполнитель и сократить количество вредных выбросов в атмосферу при работе на обогащенной смеси.

Конструкция устройства

Каталитический нейтрализатор состоит из:

  • внешнего кожуха из жаропрочной нержавеющей стали;
  • входного и отводного патрубков (привариваются или соединяются с выхлопной трубой фланцами);
  • монтажной оболочки, герметично соединенной с патрубками;
  • пористой керамической вставки с адсорбирующим напылением (оксид алюминия и редкоземельные материалы платиновой группы или золото), установленной внутри монтажной оболочки;
  • защитной прокладки между корпусами (для защиты от вибрации и компенсации разницы температурных деформаций);
  • дополнительных элементов (например, монтажной скобы для крепления к днищу автомобиля).

Устройство автомобильного катализатора

Принцип работы

При сгорании топлива образуются экологически безвредные компоненты и одновременно выбрасываются токсичные газы:

  • частицы топлива (углеводородные цепочки вида CHx) и оксиды азота NOx, формирующие облако смога;
  • окись углерода CO, не имеющая запаха и являющаяся ядовитым веществом.

При попадании примесей в нейтрализатор происходит ряд химических реакций, катализатором которых является нагретый слой активного вещества (платины, родия или палладия). В результате распада ядовитых газов образуются азот и кислород (последний используется для дожигания паров топлива и окисления окиси углерода).

Расположенные до и после корпуса нейтрализатора датчики кислорода определяют состав газовой смеси и передают сигнал к блоку управления, который корректируют подачу топлива (для получения стехиометрического состава).

Выхлопная труба

Преимущества эксплуатации

Основные преимущества нейтрализаторов отработавших газов:

  • снижение вредных выбросов в атмосферу;
  • уменьшение расхода топлива за счет автоматической регулировки состава смеси;
  • выбрасываемые в воздух отработавшие газы не имеют запаха бензина.

Основные типы

Нейтрализаторы классифицируют в зависимости от количества дожигаемых компонентов выхлопных газов. Ранние образцы использовались на карбюраторных машинах и позволяли устранять только окись углерода. Последующие двухкомпонентные узлы соответствовали нормативам вплоть до Евро-2. Позднее в требованиях появился пункт, касающийся окислов азота, что потребовало доработки катализаторов.

Двухступенчатый

Нейтрализатор позволяет дожигать окись углерода и остатки топлива (углеводороды CHx) с образованием воды и углекислого газа. Изделие работает при температуре до +400°С и не обеспечивает разложение соединений азота. Изредка встречается на машинах, выпущенных в начале 2000-х гг. Большинство нейтрализаторов выработало ресурс и удалено владельцами.

Трехкомпонентный

Отличается возможностью переработки окислов азота. Для обеспечения реакций требуется прогрев керамической вставки до +600°С. Используется на бензиновых или дизельных силовых агрегатах, работающих на обедненных смесях (для снижения расхода горючего и уменьшения вредных выбросов).

Разновидности по материалу изготовления

Автомобильные каталитические нейтрализаторы разделяют на категории по конструкции наполнителя:

  • стандартные керамические, рассчитанные на максимальную температуру газов до +850°С;
  • металлические, отличающиеся повышенной прочностью;
  • спортивные, рассчитанные на двигатели с повышенной мощностью и создающие пониженное сопротивление потоку.

Керамические

Внутри нейтрализатора установлена керамическая вставка с сотами, поверхность покрыта сплавом платины и родия либо платины и палладия. Конструкция обеспечивает повышенную поверхность соприкосновения газов с активными материалами.

Керамический катализатор

За счет применения керамической основы (магниево-алюминиевого силиката) удалось снизить себестоимость производства, но узел имеет ресурс в пределах 100-150 тыс. км. При использовании топлива соответствующего качества и регулярном техническом обслуживании нейтрализаторы выдерживают до 300 тыс. км и более.

Недостатками изделий является низкая механическая прочность керамической вставки, которая разрушается от вибраций и температурных расширений. На материал оказывает негативное влияние моторное масло, которое выбрасывается из двигателя (например, при износе маслосъемных колпачков на стержнях клапанов).

При засорении сот поток газов замедляется, что приводит к падению мощности и затрудненному пуску холодного двигателя.

Металлические

В таких нейтрализаторах вместо керамики использована гофрированная фольга толщиной до 0,05 мм, прикрепленная к кожуху тугоплавким припоем. Конструкция выдерживает длительный нагрев до +1100 °С и не восприимчива к ударным нагрузкам. На поверхности фольги имеется адсорбирующий слой из окиси алюминия с покрытием из благородных металлов, обеспечивающих окислительные и восстановительные реакции.

Металлические нейтрализаторы имеют повышенную цену и используются при ремонте выхлопных систем автомобилей.

Спортивные

Спортивный катализатор

Катализаторы для гражданских машин создают сопротивление потоку выхлопных газов. На спортивных двигателях используют узлы с повышенной пропускной способностью за счет увеличения габаритов сот. Для обеспечения дожигания на поверхности нанесен увеличенный по толщине слой активного вещества.

Преимуществами изделий являются повышенная температурная стойкость и способность выдерживать ударные и вибрационные нагрузки. Нейтрализаторы могут использоваться в качестве ремонтных (может потребоваться перепрограммирование блока управления).

Особенности каталитического нейтрализатора дизельного двигателя

Двигатели с воспламенением от сжатия (как атмосферные, так и снабженные наддувом) отличаются сниженной термической нагрузкой. В отработавших газах присутствуют частички сажи и окислы азота. Поток выхлопа не в состоянии прогреть нейтрализатор до рабочей температуры, необходимой для разложения частиц NOx.

Для компенсации недостатка применяют систему рециркуляции газов EGR, но ужесточившиеся требования не позволяют уложить выхлоп в нормативы.

В моторах, выпущенных после 2017 г., применяют принудительный впрыск мочевины (система AdBlue) в поток газов перед нейтрализатором. Это вещество вступает в реакцию с окислами азота. Технология позволяет снизить содержание NOx на 90% и используется на моторах, соответствующих категории Евро-5+ и Евро-6.

Читать статью  Как определить какого поколения ГБО

В конструкцию нейтрализатора входит специальный фильтр Diesel Particulare Filter, улавливающий частицы сажи. Нагар периодически выжигается путем подачи дополнительного топлива, которое догорает в полости фильтра (процесс регенерации).

Сажевый фильтр в катализаторе

Приблизительный срок службы устройства

Период эксплуатации нейтрализатора зависит от качества изготовления наполнителя и используемого топлива.

Владельцы ряда машин сталкиваются с разрушением керамической вставки через 30-50 тыс. км пробега, но большинство катализаторов сохраняет работоспособность вплоть до 150-180 тыс. км.

На территории ЕС автомобили не требуют установки нового катализатора при пробегах больше 300 тыс. км.

Распространенные причины выхода из строя автомобильного катализатора

Нейтрализатор выходит из строя по следующим причинам:

  • разрушение или оплавление керамики;
  • засорение сот нагаром или посторонними частицами.

Разрушение

Под воздействием высоких температур и вибраций керамическая вставка начинает крошиться с образованием мелкой пыли и обломков. Частицы забивают соты и забрасываются в камеры сгорания потоками газов в момент перекрытия клапанов. Детонация двигателя негативно воздействуют на нейтрализатор, ударные волны разбивают перемычки и быстро выводят узел из строя.

Выплавление и выгорание

На состояние катализатора влияет процесс сгорания топлива. При попадании горючего температура в полости нейтрализатора превышает +1000°С, что приводит к оплавлению керамики и засорению сот. Проблема возникает при использовании бензина низкого качества, пропусках зажигания и при неправильной регулировке механизма газораспределения.

Образование нагара

В процессе эксплуатации на поверхности сот оседает нагар (например, от частиц моторного масла), который ухудшает условия дожигания вредных компонентов. Датчики кислорода передают в блок управления ошибочную информацию, что приводит к обеднению или обогащению смеси. Попадающее в нейтрализатор топливо сгорает и разрушает керамические соты, ускоряя выход узла из строя.

Появление инородных частиц

Инородные тела не могут попасть в герметичный корпус нейтрализатора, но при разрушении сот образуются мелкие фрагменты керамики. Обломки попадают в каналы и перекрывают проходное сечение. Из-за нарушения газообмена падает мощность мотора и растет расход топлива, которое частично сгорает в катализаторе и необратимо разрушает узел.

Особенности самостоятельной диагностики автомобильного катализатора

Владелец автомобиля может самостоятельно оценить состояние нейтрализатора и креплений узла к трубопроводам выхлопной системы.

Своевременная диагностика позволяет определить критически поврежденные катализаторы.

Для выполнения работ потребуется набор гаечных ключей и головок. Поскольку болты крепления обгорают под воздействием высоких температур, то понадобится специальная жидкость для отмачивания резьбы (например, WD-40).

Визуальный осмотр

Для осмотра необходимо вывернуть датчики кислорода и осветить внутреннее пространство светодиодным фонариком. Методика позволяет обнаружить разрушение керамики, но оценить состояние поверхности сот невозможно. Не допускается температурная деформация металлического корпуса (наблюдается при перегреве узла из-за сгорания попавшего внутрь топлива).

Температурный тест

адаптер для диагностики

Для его проведения понадобится адаптер ELM327, который подключают к диагностическому разъему. Устройство может собирать информацию от датчиков и передавать ее на сопряженный смартфон с установленным программным обеспечением Car Scanner ELM OBD2. Затем необходимо запустить двигатель и зайти в раздел контроля катализатора.

При нормальных условиях работы максимальная температура внутри нейтрализатора составит около +660°С (внутри устройства предусмотрен чувствительный элемент, непрерывно контролирующий степень нагрева).

Тест на разрушение сот

Программа Car Scanner ELM OBD2 позволяет оценить состояние керамического элемента по сигналам от вторичного датчика кислорода. Для исправного нейтрализатора значение составляет 0. По мере износа параметр увеличивается до 1,0 (сигнал о выходе узла из строя, включающий контрольный индикатор Check Engine). При нормальных условиях эксплуатации нижний порог сигнала от сенсора лежит в пределах от 0,05 до 0,2 (зависит от режима движения, температуры и влажности воздуха, качества заправленного топлива).

Проверка давления

Для оценки проходимости сот необходимо:

  1. Отвернуть первичный датчик кислорода (находится перед корпусом нейтрализатора).
  2. Установить резьбовую втулку с термостойким шлангом, соединенным с манометром.
  3. Запустить двигатель и довести обороты до 2,5-3,0 тыс. в минуту.
  4. Через 10-15 секунд заглушить мотор. Нормой считается давление в пределах 0,3-0,35 кг/см², рост параметра до 0,5 кг/см² и выше указывает на частичное засорение сотовой вставки нейтрализатора.

Ослабление болтов

Для быстрого тестирования в гаражных условиях необходимо ослабить болты крепления нейтрализатора к коллектору, а затем запустить двигатель. Если пуск происходит без затруднений, то следует детально осмотреть катализатор.

Методика не подходит для двигателей, оснащенных нейтрализатором, совмещенным с выпускным коллектором (разъединить детали можно только абразивным инструментом).

При тестировании возможно появление ошибок от датчиков кислорода из-за подтягивания атмосферного воздуха через образовавшиеся щели.

Действия при возникновении неполадок нейтрализатора

При разрушении наполнителя возможно включение предупредительного индикатора Check Engine, расположенного в комбинации приборов. Необходимо проверить состояние датчиков концентрации кислорода и соединительных жгутов. Если обнаруживается повреждение или выход из строя нейтрализатора, то владелец автомобиля может поменять узел или удалить керамическую вставку с перепрограммированием блока управления (необходим софт, не учитывающий корректировку состава смеси по сигналам от датчиков концентрации кислорода).

Нюансы замены

Перед снятием или заменой катализатора своими силами следует учесть, что вмешательство приводит к снятию автомобиля с гарантийного обслуживания. Корпус нейтрализатора аккуратно разрезают абразивным кругом, а затем удаляют керамический наполнитель. Материал можно сдать: иногда цена отходов компенсирует стоимость ремонта выхлопной системы. В полость устанавливают металлический пламегаситель, а затем заваривают корпус дуговой сваркой в среде защитного газа.

установка пламегасителя

Ремонт

Изношенный катализатор не подлежит восстановлению. Владелец машины может:

  • установить оригинальный нейтрализатор или коллектор (цена запасных частей достигает 100 тыс. руб.);
  • использовать универсальный катализатор (обладает пониженной в 3-4 раза ценой, но не всегда соответствует требованиям завода-изготовителя двигателя);
  • полностью отказаться от нейтрализатора (с последующим перепрограммированием блока управления).

Тонкости удаления катализатора из выхлопной системы

После удаления нейтрализатора необходимо установить вторичный датчик кислорода с обманкой (перфорированной емкостью, заполненной керамической крошкой с активным напылением). Поток газов проходит через наполнитель, имитируя нормальную работу нейтрализатора. Если производится перепрограммирование блока управления мотором, то обманка не требуется. После снятия катализатора выхлоп соответствует нормативам Евро-2 и ниже, что может создать проблемы при официальном прохождении технического осмотра в ряде стран Европы, но не в России.

Дополнительным недостатком выхлопной системы без нейтрализатора является повышенная температура потока газов, что приводит к ускоренному выходу из строя резонатора и глушителя.

Снятие катализатора не оказывает негативного воздействия на ресурс двигателя. Расход топлива зависит от версии установленной прошивки. Следует учесть, что модернизированная выхлопная система меняет звук работы двигателя (тональность становится ниже и громче), что устраивает не всех владельцев.

Промывка автомобильного катализатора своими руками

Удаление загрязнений позволяет продлить ресурс нейтрализатора только в случае обработки исправного узла. Если сотовый наполнитель оплавился или имеет механические повреждения, то восстановить работоспособность невозможно. Существуют методики химической и механической очистки (без демонтажа и со снятием изделия соответственно). Работы выполняют самостоятельно или в условиях сервиса.

Профилактическая

Профилактическая или химическая чистка подразумевает заправку в топливный бак специального реагента (например, раствора Hi-Gear HG3270). Пропорции смеси указаны на заводской этикетке. После пуска мотора жидкость попадает в цилиндры и выбрасывается с потоком выхлопных газов в нейтрализатор.

Активные компоненты растворяют налет на поверхности наполнителя и выбрасывают частицы в атмосферу.

Механическая

Данный процесс требует снятия автомобильного катализатора. Для удаления грязи применяют поток сжатого воздуха, наждачную бумагу с мелким зерном и растворитель (например, жидкость для промывки карбюраторов). Корпус нейтрализатора заполняют моющим препаратом, а затем прочищают потоком горячей воды и сжатым до 7-9 бар воздухом. Нагар с торцевых кромок наполнителя удаляют наждачной бумагой. Технология не позволяет полностью очистить внутренние поверхности сот. При выполнении работ следует контролировать давление воздуха (из-за риска разрушения керамики).

Отрицательные стороны автомобильного катализатора

Основным недостатком каталитического нейтрализатора является ограниченный срок службы, который сокращается при использовании топлива с присадками на основе свинца. По мере оплавления сот уменьшается проходное сечение каналов, что приводит к снижению мощности двигателя и росту расхода горючего. Дополнительной проблемой является разрушение наполнителя. Мелкодисперсная керамическая пыль может попасть в цилиндры в момент перекрытия клапанов.

Источник https://www.exist.ru/Document/Articles/2072

Источник https://www.drive2.ru/b/522351862028960654/

Источник https://gdetoplivo.ru/electronika/osobennosti-ekspluatatsii-avtomobilnogo-katalizatora

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Previous post Достопримечательности Антальи
Next post Планшет archos 101b oxygen 32gb обзор