Катализатор в автомобиле: проблемы, замена, демонтаж

Краткая справка по применяемым в катализаторах драгметаллов

Платина – благородный металл серебристо-белого цвета. Название платине дали испанские завоеватели Южной Америки. В связи со сходством этого металла с серебром, но очень сильной тугоплавкостью им пренебрегали и даже топили в море, отделяя от россыпи золото, вследствие этого платина с испанского языка в буквальном смысле означает пренебрежительное к серебру слово «серебришко».

Началом применения платины в катализаторах послужило открытие в 1821 немецким химиком И.В. Деберейнером способности платиновой руды протеканию и ускорению ряда химических реакций, при этом сам драгметалл не претерпевал никаких изменений.

Металл с такими характеристиками является королем бриллиантов и самоцветов, находится в одном ряду по ценности с такими металлами как серебро, золото и платина.
Родий – металл, получаемый путём переработки платины, при этом для получения 1 кг родия необходимо ее несколько тонн.

Применение родия в массовом количестве направлено в основном в автомобильной отрасли. Около 97% материала-сырья уходит на производство катализаторов — узлов выхлопной системы. Именно родий, являющийся катализатором по своей природе, способен перерабатывать выходящие из цилиндров двигателя токсичные газы.

Палладий – переходный металл серебристо-белого цвета с гранецентрированной кубической решёткой, в чистом виде довольно мягкий металл.

Палладий часто применяется как катализатор, в основном, в процессе гидрогенизации жиров и крекинге нефти и в настоящее время активно используется в производстве автомобильных катализаторов.

Неисправности катализатора и их причины

Производители пишут, что срок службы нейтрализатора 100–150 тысяч километров. Но на практике проблемы могут возникнуть и при меньшем пробеге, особенно в больших городах, где часто приходится стоять в пробках. 

В зависимости от особенностей эксплуатации, замена каталитического нейтрализатора может производиться раз в 3–7 лет.

Основной причиной неисправности становится выгорание слоя металлов, покрывающих соты. Это естественный процесс, в результате которого качество выхлопа ухудшается. Бортовой компьютер показывает горящий «чек», а в некоторых случаях и вообще не позволяет мотору работать, выключая зажигание.

Ускоряет процесс выгорания и некачественное топливо. Зачастую у бензина увеличивают октановое число путем добавки свинца, это усиливает нагрузку на катализатор, уменьшая срок эксплуатации. В ситуации с дизельным топливом выход из строя может ускорить сам владелец, используя в зимнее время добавки-«антигель».

В некоторых случаях причиной поломки может стать неисправный двигатель. При неправильно выставленном зажигании и проблемах в системе питания (последнее особенно актуально для дизельных двигателей) выгорание каталитического слоя ускоряется.

Соты каталитического нейтрализатора

В чем заключается работа катализатора?

Термин «катализатор» пришёл из химии. Означает вещество, ускоряющее реакцию, не являющееся продуктом реакции. Бывает двух типов: катализатор восстановления, катализатор окисления.
В современных автомобилях используется трёхкомпонентный каталитический преобразователь, уменьшающий количество выбросов 3‐х самых вредных веществ, озвученных ранее.Первая стадия очистки — катализатор восстановления, снижает количество оксидов азота.Вторая стадия — катализатор окисления, снижает уровень несгоревших вредных веществ.Третью стадию выполняет компьютер, контролирующий поток выхлопов и использующая данные для эффективного управления впрыском топлива. Кислородный датчик, установленный ближе к двигателю, передает бортовому компьютеру объем кислорода в выхлопе. Который регулирует пропорцию воздуха к топливу, попадающего в двигатель. Такая модель позволяет удостовериться, что работа двигателя максимально эффективна, и в выхлопной системе остаётся достаточно кислорода для окисления не сгоревших веществ.
Каталитический нейтрализатор работает эффективно, но не достиг идеала. Самый большой недостатком: работа только при высокой температуре. В момент прогрева каталитический преобразователь практически бесполезен. Можно переместить бочку катализатора выше к двигателю, но газы будут более горячими, что приведет к перегреву, а это уменьшит срок работы нейтрализатора. Большинство производителей размещают каталитический преобразователь в районе правого переднего колеса — на достаточном расстоянии от двигателя, с возможностью поддержания необходимой безвредной температуры.

Для сокращения выбросов можно использовать предварительный нагрев каталитического нейтрализатора. Самое элементарное — использовать электрические нагреватели сопротивлений. Но большинство автомобилей (12-вольтные) не нагревают катализатор до необходимой температуры за короткое время. Гибридные автомобили (высоковольтные) справляются с этой задачей очень быстро. Дизельный двигатель работает при низкой температуре, вследствие чего катализатор не продуктивен. В связи с этим, ведущие проектировщики эко-автомобилей изобрели систему, использующую мочевину (карбамид). Мочевина реагируя с оксидом азота, выделяет азот и водяной пар, обезвреживая более 90% оксидов из выхлопа.

%rtb-4%

Как проверить катализатор на неисправность

Выполнить проверку можно своими силами. Однако, чтобы провести эту процедуру, потребуется опыт и диагностические приборы. Для точной диагностики лучше всего посетить специализированный сервисный центр. Как выполняется проверка катализатора в автомобиле?

Осматриваем каталитический нейтрализатор

Проведите визуальный осмотр внешней части агрегата. Если обнаружите механические повреждения, вмятины, сколы, то, скорее всего, соты изнутри также испортились. К сожалению, с помощью внешнего осмотра не получится со 100%-ной точностью определить, в каком состоянии находятся соты. Поэтому придется снять нейтрализатор. Кроме того, можно провести проверку на просвет. Если соты в порядке, то катализатор в автомобиле исправен. Продиагностировать таким образом получится не каждую модель авто, ведь устройство катализатора на разных автомобилях может отличаться.

Проверяем противодавление

Для проведения такой проверки потребуется специальный прибор – манометр. С его помощью можно измерить давление выхлопа

Если оно выше нормы, значит, есть неисправность. 

Для начала придется достать лямбда-зонд и вместо него подключить манометр.

Важно! Соединение должно быть герметичным. Заводим двигатель, повышаем и удерживаем в течение 10 секунд обороты до 2,5–3 тысяч

Оптимальное давление – не более 0,3 кг на сантиметр квадратный. Манометр показал более высокое давление? Значит, катализатор в автомобиле забился.

Диагностируем катализатор в автомобиле с помощью мотор-тестера

Потребуется диагностический прибор, чтобы удостовериться в исправности элементов и узлов транспортного средства с помощью осциллограммы. Прибор монтируется вместо свечей зажигания, затем выполняется пуск двигателя. Полученные с прибора данные покажут состояние катализатора.

Что такое Евро-2 и Евро-3 и как это связано с катализатором

Наверняка вы слышали о том, что ваш автомобиль относится к соответствующему экологическому стандарту Евро. Ланосы выпускались двух стандартов Евро-2 и Евро-3. Современные выпускаемые автомобили ЗАЗ-Шанс также принадлежат к классу Евро-3. Что означают эти классы, рассмотрим детально.

В 1996 году появились автомобили с экологическим классом Евро-2. Для этого в конструкцию выхлопной системы был добавлен катализатор, который очищал газы от вредных примесей. Чтобы контролировать работу системы Евро-2, в конструкции выхлопной системы устанавливается датчик лямбда-зонд или кислородный датчик КД. Именно он отвечает за исправную работу нейтрализатора. Ставится датчик не после катализатора, а перед ним. Каким же образом происходит распознавание неисправности поломки катализатора датчиком?

Как только соты нейтрализатора не справляются со своим назначением, а точнее происходит их засорение, спаивание и разрушение, то уровень вредных веществ повышается в системе, так как они не могут пройти через нейтрализатор (явление эффекта противодавления). Это фиксируется датчиком, и подается соответствующий сигнал на электронный блок. ЭБУ принимает сигнал, и принимает соответствующее решение — корректирует зажигание, снижая подачу количества смеси. Именно поэтому многие владельцы ланосов и сенсов с системой Евро-2 сталкиваются с проблемой снижения мощности.

Это интересно! Чтобы исправить поломку, неисправный катализатор извлекается из системы, и заменяется проставками. В итоге датчик не фиксирует высокое содержание вредных веществ, и никаких проблем не возникает. Отключить датчик теоретически возможно, но не рекомендуется. Ведь при его отключении будет происходить передача ненормированных данных на ЭБУ, что отразится на составе топливно-воздушной смеси.

Вскоре ланосы, сенсы, и шансы начали выпускать стандарта Евро-3. Эта система более эффективна в плане работы катализатора. Просто так удалить его из системы невозможно, так как Евро-3 предусматривает наличие двух кислородных датчиков. Один устанавливается до фильтрующего устройства, а второй после. Эти датчики еще называют верхним и нижним, так как они сравнивают состав вредных веществ до нейтрализатора и после, из чего и получается более эффективная работа очистителя.

Катализ в Энциклопедическом словаре:

Катализ — (от греч. katalysis — разрушение) — ускорение химической реакции вприсутствии веществ — катализаторов, которые взаимодействуют с реагентами,но в реакции не расходуются и не входят в состав продуктов. При гомогенномкатализе исходные реагенты и катализатор находятся в одной фазе (газовойили жидкой), при гетерогенном — газообразные или жидкие реагентывзаимодействуют на поверхности твердого катализатора. Катализобусловливает высокие скорости реакций при небольших температурах.предпочтительно образование определенного продукта из ряда возможных.Каталитические реакции являются основой многих химико-технологическихпроцессов (напр., производства серной кислоты, некоторых полимеров,аммиака). Большинство процессов, происходящих в живых организмах, такжеявляются каталитическими (ферментативными).

Практическое применение катализатора на автомобиле

Любой современный автомобиль с бензиновым и дизельным двигателем оснащается системой очистки токсичных газов — катализаторами.

Устанавливается катализатор непосредственно после приемной трубы или соединяется через разветвленные трубы к головке блока цилиндров и называется такая конструкция катколлектором. Второй способ наиболее чаще стал применяться на автомобилях, так как происходит ускоренный нагрев элементов катализатора. После катализатора на автомобилях, принадлежащих к экологическим нормам Евро-3, Евро-4 и Евро-5 устанавливается датчик кислорода, который выполняет функции диагностические. Иными словами, диагностируемый датчик кислорода выполняет контроль эффективности работы катализатора и в случае превышения норм выхлопа загорается на панели приборов ошибка, сообщающая о критической работе катализатора. В этом случае необходимо проверить параметры работы двигателя и установить причину превышения норм допустимого выхлопа токсичных газов.

Ресурс катализатора составляет ориентировочно от 100000 до 200000 километров пробега, но если двигатель на этом этапе работал без пропусков воспламенения в цилиндрах или их было незначительное число раз, то функционирование достигает и до 500000 км.

Как уберечь катализатор от повреждений и раннего износа?

Для этого необходимо знать причины, вызывающие ранний износ или его повреждение

Прежде всего необходимо обращать внимание к качеству заливаемого в бензобак топлива. В случае некачественного топлива, насыщенного искусственно ферритами, марганцем и другими инородными веществами, включая водяной конденсат, происходит засорение микроканалов, что приводит к противодавлению в выхлопной системе

Обратный отскок выхлопных газов значительно нарушает работу газораспределительного механизма и в силу поступления в впускной тракт горячих отработанных газов усиливает износ поршневой группы и клапанов. Такое явление на некоторых типах автомобилей учитывается и устанавливается специальное устройство, называемое рециркулятором.

В бензиновых двигателях может быть внутренняя система рециркуляции и внешняя. Внутренняя система проектируется таким образом, чтобы выпускной клапан оставался некоторое время открытым в то время, когда уже открылся впускной клапан. Такое положение клапанов называют «перекрытием», обеспечивающей внутреннюю рециркуляцию газов и не требующей дополнительных компонентов. Внешняя работает с дополнительным компонентом, называемым клапан рециркуляции (EGR).

Благодаря системе рециркуляции отработанные газы, попадающие обратно во впускную систему, охлаждаются, что снижает расход топлива и количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.

Следующим фактором, влияющим на износ катализатора, является неисправность двигателя. Несбалансированная работа двигателя влечет к изменению топливоподачи. Топливо в значительном количестве начинает поступать в катализатор, забивая микроканалы и эффективность его резко падает. И, наоборот, если в систему поступает слишком мало топлива, бедная смесь, то катализатор начинает сильно греться, вызывая очень высокую температуру (выше 800 градусов), вследствие чего элементы с драгметаллом начинают плавиться. И в том, и в другом случае дорогостоящий катализатор подлежит замене, так как ремонту он не пригоден.

Механические удары также могут быть причиной раннего износа катализатора, так как в образовавшуюся трещину начинает поступать воздух вызывая перегрев и проникновение инородных частиц, забивающих микроканалы, препятствующих прохождению отработанных газов.

Катализатор является частью выхлопной системы двигателя и соответственно его неисправность отражается на работе мотора. В основном неисправность катализатора выражается в его разрушении (на основе керамики) или оплавлении (на металлической основе), а также в засорении микроканалов. Если катализатор начал плохо пропускать отработанные газы, то это отразится на работе двигателя:

• трудный продолжительный запуск;
• заводится и глохнет;
• падает тяговая характеристика;
• увеличивается расход топлива;
• возникает неприятный запах, напоминающий сероводород;
• при разгоне возникают провалы;
• горит аварийная лампа неисправности двигателя.

Как обслуживаются катализаторы?

Чтобы не было проблем с катализатором, важно знать, что:

• Средний срок службы катализатора составляет около 160000 км. Проехав это расстояние, вам нужно подумать о замене преобразователя.
• Если автомобиль оснащен каталитическим нейтрализатором, вы не должны использовать этилированное топливо, так как оно снижает эффективность катализатора. Единственное подходящее топливо в этом случае — неэтилированное.

Несомненно, преимущества этих устройств для окружающей среды и нашего здоровья огромны, но в дополнение к их преимуществам у них есть и свои недостатки.

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

Он начинает работать эффективно только после того, как выхлопные газы нагреваются до 250-300 градусов по Цельсию. Вот почему некоторые производители автомобилей предприняли шаги для решения этой проблемы путем перемещения катализатора ближе к двигателю, что, с одной стороны, улучшает производительность устройства, но сокращает его срок службы, поскольку его близость к двигателю подвергает его воздействию очень высоких температур.

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

Другими недостатками катализаторов являются частое засорение и обжиг пирога. Выгорание обычно происходит из-за не сгоревшего топлива, попадающего в выхлопную систему, которое воспламеняется в подаче катализатора. Засорение чаще всего происходит из-за плохого или неподходящего бензина, естественного износа, стиля вождения и т.д.

Это очень небольшие недостатки на фоне огромных преимуществ, которые мы получаем от использования автомобильных катализаторов. Благодаря этим устройствам ограничиваются вредные выбросы, производимые автомобилями.

Некоторые критики утверждают, что углекислый газ — тоже вредный выброс. Они считают, что катализатор в автомобиле не нужен, так как из-за таких выбросов усиливается парниковый эффект. На самом деле, если автомобиль не имеет каталитического нейтрализатора и выделяет угарный газ в воздух, этот оксид сам превратится в углекислый газ в атмосфере.

Cодержание палладия в автокатализаторах: где, сколько и по какой цене

Давно не новость, что автомобильные катализаторы содержат в своей конструкции такие драгоценные металлы как палладий,платина илиродий. Об это известно не только охотниками за драгметаллами или золотоискателям, но и радиолюбителям, коллекционирующим конденсаторы и другие компоненты покрытые золотом и платиной.

Не является удивлением и тот факт, что благодаря непомерному росту цен на благородные металлы стоимость даже отработанных катализаторов в пунктах скупки, сегодня может достигать нескольких десятков тысяч рублей.

Рост цен на платину и в особенности палладий, кардинально изменил рынок скупки. Так, например еще в 2020г за килограмм катализаторов в среднем давали от 600 до 800

рублей, а уже в 2020 эта цена возросла до1500р, сегодня от 2100р Сегодня, когда стоимость палладия, используемого в конструкции сот фильтрации, возросла практически в 4 раза

(и это лишь за последние 2,5 года) и составила порядка4960р, цена катализаторов с его содержанием также кратно увеличилась.

Как рассчитать стоимость

Стоимость изделий, содержащих палладий и другие драгоценные металлы, исходит из двух ключевых показателей:

1. Мировая цена на драгоценные металлы.
2. Процент и количество благородных металлов в сотах катализатора.

Следует учесть,

что в пунктах скупки принимают не сам катализатор, а лишь его внутреннее содержимое – керамические соты, покрытые каталитическими металлами(Родий, Платина, Палладий).Чем больше драгметаллов

сохранилось на стенках сот, тем цена катализатора выше и в каждом отдельном случае, даже на одинаковых агрегатах она будет разной(зависит от степени выгорания, модели и т. д.) .

Процентное содержание драгоценных металлов, вычисляется специальным прибором — Рентгенофлуоресцентным портативным анализатором металлов,

после чего высчитывается общая масса благородных сплавов и рассчитывается их цена.

Какие автокатализаторы самые дорогие

Конкретного перечня моделей с самым большим содержание палладия и других драгоценных металлов нет.

Однако, есть масса признаков, согласно которым можно определить какие фильтры самые дорогие

и содержат больше всего благородных металлов, таких как платина, родий или палладий

• Объем двигателя. Чем больше ДВС (объем), тем дороже стоимость и больше масса самого катализатора.
• Страна производитель. В автомобилях отечественного производства используются катализаторы с меньшим содержанием драгоценных металлов, в частности палладия, чем импортного.
• Экологический класс. Автокатализаторы на ТС экологического стандарта «Евро 2 и 3» содержат палладий и родий. На 4 и 5 в их компанию добавляется и платина. По сути, «Евро2-3-4-5», это напыление благородных металлов (каталитиков) на сотах, и их количественный показатель на дюйм.
• Степень износа. Чем больше пробег, тем сильнее выгорают и забиваются соты, соответственно тем ниже цена.

Таким образом, самые дорогие в приемке автокатализаторы,

это изделия последних годов выпуска от высококубатурной техники стандарта Евро-5.Рассчитать стоимость по модели авто можно также на ресурсе «mycatalyst».

Выбросы автомобилей в атмосферу

Незаменимые в быту и хозяйственной деятельности человека автомобили представляют наибольшую опасность для среды обитания человека. Вредное воздействие продуктов сгорания автомобильных двигателей имеет глобальные и локальные последствия:

• Глобальные. Толщина и площадь озонового слоя, защищающего Землю от космических излучений, за последние десятилетия катастрофически уменьшилась, что в перспективе создает опасность для существования человечества.
• Локальные. В мире есть еще немало территорий с чистой экологией. Но это никак не касается городов, где уже сегодня дышать чистым воздухом практически невозможно.

Как в этих процессах участвуют наши автомобили? Самым непосредственным образом! Их доля в загрязнении окружающей среды составляет не менее 70%. Всего за один год эксплуатации среднестатистический автомобиль выбрасывает в атмосферу:

• 135 кг окиси углерода;
• 25 кг оксидов азота;
• 20 кг углеводородов;
• 4 кг двуокиси серы;
• 1,2 кг твердых частиц;
• до 10 кг бензопропилена.

Всего получается не менее 12 миллионов тонн веществ, которые уничтожают не только среду обитания человека, но и разрушают защитный озоновый слой планеты. С каждым годом количество автомобилей увеличивается, что в перспективе не сулит ничего хорошего.

В связи с этим на международном уровне приняты стандарты качества топлива и количества вредных веществ, попадающих в атмосферу в процессе его сгорания в автомобильном двигателе. С 2005 года в странах Евросоюза установлен экологический стандарт Евро-5 для всех производимых транспортных средств. В России переход на стандарт Евро-4 осуществлен в 2019 году.

Что говорит о необходимости замены нейтрализатора

Существующие сегодня модели нейтрализаторов по большей части имеют запас прочности на прохождение от 100 до 120 тысяч км., но может возникнуть неожиданная потребность в замене и несколько раньше.

Явным признаком окончания срока эксплуатации данного устройства будет выгорание каталитического напыления на соты. В современных моделях автомобилей о данной проблеме сразу же сообщает бортовая система – загорается сообщение об ошибке. В том случае если транспортное средство не новое и не имеет бортового компьютера, о возникновении проблемы данного рода можно судить по следующим признакам:

• на повышенных оборотах может временно, а иногда и постоянно пропадать тяга;
• очень плохо заводится машина, требуется долго работать стартером;
• неожиданно при полном вдавливании педали обороты перестают подниматься выше четырёх тысяч, а иногда и меньше, оборотов, при этом автомобиль требует гораздо больше топлива.

Все перечисленные признаки сигнализируют о возникновении проблемы, система ещё работает, но пришло время её замены. Эти проблемы возникают в результате частичного оплавления или разрушения сот и снижения пропускной способности для выхлопных газов. Если проигнорировать данный факт, в скором времени можно столкнуться с ситуацией, когда мотор начинает заводиться с большими проблемами, и даже если заведётся, то очень быстро глохнет – катализатор полностью в нерабочем состоянии. Подтверждением неисправности именно нейтрализатора является тот факт, что из выхлопной трубы перестаёт идти газ при включенном моторе. Наличие газов нужно проверять рукой, поднесённой к отверстию.

Ещё одним сигналом о разрушившемся катализаторе будет грохот под автомобилем. Наиболее явно он слышен во время запуска мотора. Это происходит потому, что устройство уже разрушено, и части керамической начинки под воздействием напоров газов хаотично бьются о кожух.