Для чего нужен катализатор в автомобиле и как он работает

Для чего нужен катализатор? Автокат помогает снизить вредные выбросы в атмосферу, что способствует улучшению качества воздуха и охране окружающей среды. Катализатор обрабатывает оксиды азота, углеводороды и угарный газ, которые образуются при сжигании топлива в двигателе автомобиля.

Можно ли его убрать? Технически да, машина поедет, а ее функционал почти не пострадает. Однако это повлечет за собой проблемы в работе выпускной системы автомобиля и административную ответственность. За отсутствие катализатора придется заплатить штраф в размере 500 рублей.

Из этого материала вы узнаете:

• Что такое катализатор в автомобиле
• Основное назначение катализатора
• Устройство и принцип работы катализатора
• Где находится катализатор в автомобиле
• Виды автомобильных катализаторов
• Причины поломки катализатора
• Исправление неисправностей в работе катализатора
• Часто задаваемые вопросы о назначении катализатора

Что такое катализатор в автомобиле

Автомобильный катализатор (специальный фильтр), также известный как каталитический нейтрализатор выхлопных газов, нужен для уменьшения содержания вредных веществ в выбросах двигателя.

Его устанавливают в выхлопной системе автомобиля для сокращения угарного газа CO, оксида азота NOx и углеводородов CH в составе выбрасываемых отходов. Если он способен одновременно обрабатывать все токсичные соединения, он называется трехкомпонентным.

Без установленного многофункционального катализатора автомобиль не сможет соответствовать современным экологическим стандартам, обязательным в России.

Временные льготы, введенные из-за нехватки сложных деталей, не сказались на работе систем очистки, которые должны устанавливаться на автомобили экологического класса Евро-0. Таким образом, отвечая на вопрос, для чего нужен катализатор в автомобиле, говорят о соблюдении обязательных требований, необходимых для успешного прохождения технического осмотра.

Основное назначение катализатора

Устройство состоит из керамического или металлического блока с микроскопическими порами, покрытыми драгоценными металлами. Они ускоряют химические реакции, но сами в них не участвуют. Благодаря этому вредные газы преобразуются в менее опасные вещества.

Каталитический нейтрализатор значительно снижает уровень вредных выбросов, включая:

• оксиды азота, способствующие образованию смога и кислотных дождей;
• углеводороды, вызывающие рак;
• монооксиды углерода, являющиеся ядовитым газом.

Итак, для чего же нужен катализатор в машине? Для превращения ядовитых выбросов в безопасные — это устройство делает автомобиль более экологичным и соответствующим нормам, таким как Евро-5 и Евро-6.

Устройство и принцип работы катализатора

Механизм работы довольно прост и основан на серии химических реакций. Продукты сжигания топлива из цилиндров двигателя направляются в выпускной коллектор, а затем попадают в автомобильный катализатор. По мере прохождения через сотовый наполнитель происходят два типа реакции:

• Первая, восстановительная, происходит при контакте оксидов азота с платиной или родием, в результате чего они превращаются в инертный азот. Этот процесс сопровождается выделением кислорода.
• Вторая, окислительная, включает окисление угарного газа (окиси углерода) платиной и палладием. На выходе получаются вода и обычный углекислый газ.

После прохождения через окислительный и восстановительный слои опасные компоненты преобразуются в обычную воду, азот и углекислый газ. Эти вещества затем поступают в глушитель и выводятся в атмосферу.

Читайте также!

Дым из выхлопной трубы: диагностика по цвету

Подробнее

Эффективность процесса очень зависит от температуры дожига выхлопных газов. Окислительные и восстановительные реакции начинают происходить при достижении температуры 300 °C и достигают максимальной эффективности при 400–800 °C. Вот почему конструкторы стремятся разместить катализатор как можно ближе к выпускному патрубку. Однако если температура превышает 800–1000 °C, это приводит к более быстрому старению наполнителя.

Где находится катализатор в автомобиле

Катализатор находится под капотом между двигателем и глушителем. Снизу он защищен экраном, который поглощает тепло и предотвращает повреждение детали.

В разных автомобилях возможно расположение ближе к системе выхлопа или рядом с выпускным коллектором. Первый вариант встречается чаще. Чтобы катализатор эффективно выполнял свою функцию, его устанавливают в месте с наибольшей температурой. Рядом с глушителем остаются недогоревшие газы. Для их очищения нужен катализатор в выхлопной системе. Температура выхлопа максимальна, и это максимально облегчает задачу.

Виды автомобильных катализаторов

Бензиновый и дизельный катализатор

В машинах с дизельными двигателями внутреннего сгорания (ДВС) каталитический нейтрализатор работает иначе, чем в бензиновых. Это связано с различиями в давлении и температуре выхлопных газов.

В дизельных двигателях температура газов на выходе обычно не превышает 600 °C, в то время как в бензиновых она может достигать 1000 °C.

В дизельных автомобилях образуется больше сажи и азотных окислов, чем в бензиновых.

Вот почему производители оснащают дизельные модели селективными каталитическими системами и сажевыми фильтрами для снижения уровня загрязняющих веществ. В некоторых моделях эти два компонента объединены в один узел.

Керамический и металлический катализатор

Керамический состоит из силикатного моноблока с тысячами параллельных каналов внутри. Толщина их стенок — от 0,05 до 0,1 мм, включая слой металлов-платиноидов. Если посмотреть на поперечный разрез моноблока, то можно увидеть, что он похож на пчелиные соты.

Активаторы покрывают поверхность сот и увеличивают площадь их контакта, она может достигать 15–20 кв. м.

Читайте также!

Лямбда-зонд: задачи и устройство

Подробнее

Большинство производителей выбирают для своих машин именно керамический катализатор, поскольку он дешевле и легче металлического. Однако у керамического есть ряд существенных недостатков:

• Неустойчивость к высоким температурам. Если температура становится выше 1000°C, керамические соты начинают плавиться, из-за чего пропускная способность катализатора значительно снижается.
• Неустойчивость к механическим воздействиям и перепадам температур. Сильный удар может привести к тому, что керамика просто рассыплется. То же самое может произойти, если на раскаленный корпус попадает вода (например, когда автомобиль проезжает мимо глубоких луж).
• Большое сопротивление воздуха создается из-за формы и размеров сот, что может привести к снижению мощности двигателя из-за замедления прохождения выхлопных газов.

Металлический катализатор глушителя считается более надежным, так как его наполнитель сделан из металла, устойчивого к окислению и нагрузкам. Соты металлического блока представляют собой тонкую фольгу, спрессованную, с толщиной стенок около 0,05 мм. Металлические блоки имеют несколько преимуществ перед керамическими:

• Обладают высокой устойчивостью к повышенным температурным нагрузкам. Они могут выдерживать кратковременный нагрев до 1200°C.
• Устойчивы к ударным и вибрационным воздействиям. В отличие от хрупкой керамики металл более упругий и при сильном ударе не трескается.
• Срок службы металлического катализатора больше, чем у керамического.

Основным недостатком катализатора с металлическим моноблоком является его высокая стоимость. Он примерно в 2 раза дороже керамического. Обычно такие модули устанавливаются на автомобили с мощными силовыми установками.

Причины поломки катализатора

Обычно автокатализатор служит от 60 до 80 тыс. км пробега, но при аккуратной езде он может прослужить до 200 тыс. км. Керамические модели не особенно долговечны.

В наших условиях автомобильные катализаторы подвергаются воздействию вибраций, колебаний температуры, плохого качества топлива. Наносят значительный вред также присадки сомнительного качества и пропуски зажигания. Иногда блок перестает работать уже после пробега 30–50 тыс. км.

Железные модели используются дольше (обычно на 2–3 года), но и они со временем становятся изношенными и нуждаются в замене.

Читайте также!

Как заменить топливный фильтр: алгоритм и советы

Подробнее

Если катализатор выходит из строя, то у автомобиля появляются проблемы с запуском — он может глохнуть, медленно разгоняться и расходовать больше топлива. Также может увеличиться расход масла.

Особенно неприятно, если случаются неожиданные поломки на трассе, когда у машины пропадает тяга. Это может быть опасно при обгонах, когда автомобилю нужна мощность, чтобы завершить маневр и вернуться в полосу.

Причины выхода катализатора из строя:

• Может накопиться несгоревшее топливо. Это происходит по разным причинам, и хотя электроника автомобиля отслеживает показатели, она не может полностью защитить систему.
• Катализатор может выйти из строя, если в него попадут остатки масла, вредные примеси из присадок или некачественного топлива. Чтобы этого не произошло, необходимо смотреть за состоянием двигателя, заправлять машину качественным топливом и не добавлять присадки непосредственно в бензобак.
• Катализатор может сломаться из-за естественного износа. Хотя он рассчитан на весь срок службы автомобиля, со временем выгорает микрослой металла, которым покрыты отверстия, а в сами проходы попадает сажа.

Определить неисправность катализатора можно без посторонней помощи. Если имеется возможность осмотреть машину снизу, стоит убедиться в целостности детали — отсутствии трещин и запаха сероводорода.

Еще один метод проверки заключается в надевании плотной перчатки и поднесении руки к выхлопной трубе. Если вы ощущаете сильное сопротивление и вам трудно удерживать поток воздуха, то катализатор функционирует нормально.
Для проведения проверки в автосервисе часто применяется специальное устройство — газоанализатор. Он осуществляет анализ химического состава выхлопных газов.

Исправление неисправностей в работе катализатора

Пошаговая инструкция ремонта:

• Шаг 1. Сначала нужно снять выпускной коллектор, в который встроен сам катализатор.
• Шаг 2. Затем следует снять катализатор.
• Шаг 3. Далее проводим внешний осмотр детали, чтобы оценить состояние сот.
• Шаг 4. Если некоторые соты забиты, их следует промыть. Это возможно только в том случае, если нет серьезных повреждений, таких как просадка, оплавление, разрушение, прогар и т. д.
• Шаг 5. Если большинство сот имеет серьезные отложения, катализатор можно замочить в солярке. После этого провести продувку еще раз.

Эти же действия подходят и к катализатору предварительного типа. Затем приступаем к сборке.

Стоит отметить, что этот этап проводится в обратном порядке.

Самостоятельный ремонт катализатора может быть сложным для новичков, и существует высокий риск неправильного демонтажа, что может потребовать капитального ремонта. Если у вас нет опыта в чистке или удалении фильтра, лучше обратиться в профессиональный сервисный центр.

Часто задаваемые вопросы о назначении катализатора

Почему катализаторы часто становятся объектом краж?

Это действительно нередко случается, а все потому, что в них содержатся драгоценные металлы. Один такой катализатор обычно весит около полутора килограммов, за него можно получить до 3 тыс. рублей.

Стоит ли полностью удалять катализатор или заменять его дешевыми универсальными аналогами?

Этого делать не стоит, поскольку это может привести к другим проблемам в работе выпускной системы автомобиля, например увеличению количества выбрасываемых вредных веществ, что не только негативно скажется на окружающей среде, но и повлечет административную ответственность. За удаление катализатора предусмотрен штраф в размере 500 рублей согласно статье 12.5 Кодекса об административных правонарушениях Российской Федерации.

Где находится катализатор на российских авто?

В российских автомобилях катализатор расположен так же, как и в зарубежных. Например, в автомобиле «Лада Приора» он находится сразу за выпускным коллектором, на приемной трубе.

Сколько катализаторов может стоять на автомобиле?

Число катализаторов в автомобиле определяется объемом и мощностью двигателя, а также количеством цилиндров. Обычно в четырехцилиндровых моторах есть один катализатор, он находится за выходным коллектором.

Если одного недостаточно для полного дожига газов, для чего и нужен катализатор, инженеры устанавливают еще один в выхлопной системе, внизу под днищем. Пример такого автомобиля — Hyundai i30.

Также существуют модели с двумя катализаторами, расположенными параллельно, например некоторые версии Mazda 3 и Ford Focus 2. Есть модели и с тремя-четырьмя блоками, но это скорее исключение из правил.

Отвечая на вопрос, для чего нужен катализатор от авто, стоит отметить такие его функции, как уменьшение вредных выбросов и способность сделать транспортное средство более экологичным. Именно благодаря своей работе катализаторы способствуют тому, что воздух становится чище, а качество жизни людей улучшается. Поэтому сегодня это устройство — обязательный элемент конструкции автомобиля.