Что такое катализатор, устройство и принцип работы

Если вы найдете ошибку в тексте, выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter. Спасибо.

Просмотров: 2 946

Что такое катализатор, устройство и принцип работы

Катализатор - узел выхлопной системы, предназначенный для очистки выходящих газов от вредных для атмосферы и здоровья человека элементов (окислов азота, группы углеводородов, окиси углерода).

Но чтобы полностью разобраться с этим устройством определение мало, поэтому ниже вы получите более расширенную информацию.

Содержание:

  1. Для чего предназначен катализатор;
  2. История создания;
  3. Особенности конструкции;
  4. Принцип действия;
  5. Часто встречающие неисправности;
  6. Что делать с неисправным катализатором;
  7. Есть ли временная альтернатива устройству;
  8. Может ли работать двигатель без нейтрализатора;
  9. Подводим итоги.

Для чего предназначен катализатор в автомобиле?

Катализатор - устройство, задача которого в дожигании окиси углерода, а также углеводородов в выхлопе автомобиля, оказывающих негативное воздействие на слизистую оболочку человека и озоновый слой нашей планеты.

На многочисленных сотах наносится специальное напыление, которое и выполняет основную функцию «очистки» выхлопных газов.

Химическая реакция выхлопного газа при взаимодействии с платиноиридиевым слоем приводит к разогреву катализатора.

Как следствие, не успевшие сгореть вредные элементы, касаются к прогретой поверхности и сгорают окончательно.

В процессе горения задействована остаточная часть кислорода, которая остается в отработанных после камеры сгорания газах. При этом из катализатора выходят безвредные элементы - CO2 и N2.

Важное условие, обеспечивающее работоспособности катализатора - достижение им высокой температуры. Вот почему устройство устанавливается в непосредственной близости около силового узла.

Вернуться к содержанию ^

Немного истории

Впервые катализаторы были использованы в 70-е годы прошлого века, хотя разработка устройства была произведена на 20 лет раньше.

В течение долгих лет применения катализаторы совершенствовались и сегодня представляют собой качественные устройства, выполненные из лучших источников сырья.

Причиной появления катализаторов стала острая проблема загрязнения воздуха, что сделало установку узлов обязательным для всех производителей.

Создателем катализатора является Юджину Хоудри - талантливый инженер, который принялся за разработку «очистителя» после ознакомления со сводками об уровне смога на улицах своего города.

Как уже упоминалось, данные устройства стали монтироваться на авто лишь в 70-х годах. И это притом, что первый каталитический нейтрализатор был создан в 1953 году.

Но попытка оказалась провальной, ведь очистку нельзя было реализовать из-за большого объема свинца в американском бензине.

Как следствие, выпуск нейтрализаторов не имел значения. Применение столь вредного для атмосферы топлива было запрещено лишь в конце 20-го века после разработки специального дополнения к спец закону «О чистом воздухе».

Со временем катализатор Хоудри был переработан группой инженеров под легковой транспорт (под руководством Карл Д. Кита).

Новый тип катализатора получил название каталитического конвертера с 3-мя путями.

Решение о внедрении устройства стало переломным моментом в экологии и позволило снизить негативную нагрузку на окружающую среду.

Вернуться к содержанию ^

Особенности конструкции

Катализатор состоит из трех основных элементов - теплоизоляции, блока-носителя и кожуха (корпусной части).

Главный элемент каталитического преобразователя - блок-носитель, являющийся базой изделия.

Что такое катализатор, устройство и принцип работы

Конструктивно блок выполнен из керамической огнеупорной основы. В его составе множество различных ячеек-сот, которые повышают общую площадь соприкосновения с выхлопными газами автомобиля.

На сот-ячейках нанесено специальное вещество, выполняющее функцию катализатора.

Что такое катализатор, устройство и принцип работы

Роль таких веществ выполняют три популярных химических элемента:

  • палладий и платина - окислительные катализаторы. Их задача - ускорить процесс окисления недогоревших углеводородов и их преобразование в водный пар, а угарного газа (CO) в обычный углекислый газ;
  • родий - восстановительный катализатор, задача которого в восстановлении NOx, а также его преобразовании в простой азот.

Как следствие, группа из трех катализаторов снижает объем трех вредных элементов. Такой тип устройства носит название 3-х компонентного.

Блок-носитель находится в корпусе, выполненном из металла при обязательном слое теплоизолирующего вещества.

Также в кожухе нейтрализатора крепится кислородный датчик.

Главное условие нормальной работы катализатора - достижение температуры, равной 300 градусов Цельсия.

Качественный прогрев позволяет удерживать до 90% вредных компонентов. Ускорить процесс достижения рабочей температуры можно при помощи:

  • обогащения горючей смеси;
  • монтажа нейтрализатора сразу после коллектора выпуска.

Вернуться к содержанию ^

Принцип действия

Топливовоздушная смесь после сгорания в двигателе содержит в себе множество вредных для здоровья элементов, а именно окислов азота, группы углеводородов, окиси углерода и так далее.

Несмотря на то что объем этих веществ в составе выхлопа не превышает 1% (остальная часть - пар, двуокись углерода и азот), их влияние на человека крайне негативное.

Следовательно, одно из главных требований для устройства - нейтрализация вредных веществ.

Сегодня разработано несколько способов, позволяющих бороться с опасными газами, к примеру, обеднение горючего состава или рециркуляция выхлопа.

Но по своей эффективности они серьезно уступают каталитическому нейтрализатору. Внутри нейтрализатора находится специальное устройство, имеющее множество сот.

Как уже упоминалось выше, поверхность монолита катализатор укрыта слоем сплава палладия, родия и платины.

Преимущество данных драгметаллов - отличная эффективность в вопросе очистки. Так, выхлоп проходит через катализатор, прогревая изделие до температуры 270-300 градусов Цельсия.

Проходящая каталитическая реакция способствует превращению окиси углерода в CO2, а углеводородов - в H2O и CO2. В свою очередь, окислы азота «распадаются» на азот и воду.

В теории устройство отлично справляется с токсичностью выхлопных газов без особого вреда для двигателя и топлива.

На практике же установка каталитического нейтрализатора приводит к увеличению обратного давления, что становится причиной падения мощности на 2-3 лошадиные силы.

Есть у катализатора и еще ряд минусов - высокая цена и недолговечность. Хотя, в теории данное устройство должно служить практически вечно.

Вернуться к содержанию ^

Часто встречающие неисправности и их причины

Как упоминалось выше, катализатор не обладает бесконечным ресурсом и может время от времени выходить из строя.

Причин несколько:

  • большой пробег транспортного средства. Часто автолюбителям после покупки подержанного авто приходится менять каталитический нейтрализатор. Причина объяснима. Средний ресурс данного устройства - не более 100-130 тысяч километров;
  • применение низкокачественного бензина. При заливке плохого горючего в его составе может быть тетраэтилсвинец. Последний становится причиной забивания сот очищающего устройство, что блокирует работу всей системы выхлопа;
  • плохие дороги. Если часто передвигаться по неровным трасам с большим количеством выбоин и ям, то катализатор будет перегружаться и быстрее выходить из строя. Чаще всего это проявляется в появлении трещин.

Что такое катализатор, устройство и принцип работы

К основным признакам поломки катализатора можно отнести:

  • падение мощности силового узла и его динамики. При попытке разгона чувствуется определенная задержка. Главная причина - загрязнение сот катализатора, что препятствует нормальному выходу газов во внешнюю среду;
  • необычные звуки, доносящиеся из области выхлопной трубы. В случае разрушения конструкции катализатора можно услышать дребезг или гул пустого бака.

Что такое катализатор, устройство и принцип работы

Подробнее читайте про все признаки неисправности катализатора.

Вернуться к содержанию ^

Что делать с неисправным катализатором?

Стоит отметить, что катализатор не получится отремонтировать. Единственный выход в случае его поломки - замена.

При этом проблема многих дилеров - отказ менять устройство по гарантии.

Специалисты объясняют это тем фактом, что поломка произошла из-за применения низкокачественного топлива, а гарантия, мол, на такие случаи не распространяется.

Единственный вариант, которые предлагается специалистами - произвести замену детали, что доступно не всем автолюбителям.

Что такое катализатор, устройство и принцип работы

В частности, покупка нового устройства обходится в сумму от 30 до 160 тысяч рублей.

Причина такой дороговизны - сложность конструкции и наличие в составе драгоценных металлов.

Нельзя не учитывать и еще один фактор - высокие затраты на прохождение «растаможки», что и формирует столь высокую цену.

Вернуться к содержанию ^

Есть ли временная альтернатива устройству?

Оказывается, у катализатора есть несколько альтернатив, которыми часто пользуются автолюбители.

К основным из них можно отнести:

Установку универсального катализатора.

Данный прибор имеет вид обычной бочки, которая вваривается в систему выхлопа вместо основного устройства.

В случае выхода узла из строя производится замена только поломанного элемента, а не всей трубки сразу.

Что такое катализатор, устройство и принцип работы

Преимущество такого варианта - доступность, ведь затраты будут составлять от 12 до 17 тысяч рублей (все зависит от характеристик и размеров).

Монтаж пламегасителя.

При установке такой замены катализатор убирается из системы полностью.

На его место ставится другое устройство - резонатор.

Что такое катализатор, устройство и принцип работы

Задача изделия - не очистка выхлопа (как у «коллеги»), а стабилизация выхлопного потока и устранение необычных звуков.

Обманка лямбда-зонда.

Преимущество «подмены» - доступность по цене. Только экологичным такой вариант назвать его не выйдет.

Устройство имеет вид проставки, отдаляющей датчик от выходящих из системы газов.

Что такое катализатор, устройство и принцип работы

В ряде случаев прибор имеет вид небольшой схемы из резистора или конденсатора.

Задача - исказить параметры, передаваемые на блок управления, чтобы последний видел чистый выхлоп. При этом в самом катализаторе уже нет никакой нужды.

Вернуться к содержанию ^

Может ли работать двигатель без катализатора?

Многие автолюбители задают вопрос, а может ли машина ехать без катализатора. Чтобы ответить на него нужно рассмотреть особенность другого устройства - лямбда-зонда.

Данный прибор играет роль кислородного датчика и определяет уровень кислорода в выхлопе автомобиля.

Работа мотора напрямую зависит от данного датчика, управляющего соотношением воздуха и топлива в горючей смеси.

Процесс регулирования называется лямбда-управлением. В некоторых авто устанавливается пара датчиков - до и после нейтрализатора.

Устройство, которое монтируется до катализатора, задает оптимальное для работы мотора отношение воздуха и горючего.

Если же убрать катализатор полностью, что второй лямбда-зонд выявит неисправность и даст команду на снижение рабочей температуры в камере сгорания.

Что такое катализатор, устройство и принцип работы

Эта задача реализуется за счет подачи большего объема топлива, а, следовательно, обеднения смеси.

Итог - падение мощности мотора, рост «прожорливости» авто.

Что же касается блока управления, то он переходит в режим аварийной работы и начинает готовить «усредненный» вариант смеси.

Чтобы вернуть работу всех систем в прежнее состояние, поломанный катализатор нужно поменять, а ЭБУ перепрограммировать в ЕВРО 2. Как вариант - установка «обманки», о которой упоминалось выше.

Вернуться к содержанию ^

Итог

Катализатор - устройство, которое сложно назвать жизненно необходимым для автомобиля.

Его задачи сводятся в первую очередь к очистке выхлопных газов, отчего (хоть и незначительно) страдает мощность автомобиля.

Вот почему автолюбители все чаще избавляются от нейтрализаторов, рассчитывая сэкономить на замене в будущем и придать мотору дополнительных «лошадей».

Но такая работа требует высокой квалификации мастера и дополнительных настроек системы.

Вернуться к содержанию ^

Если в статье есть видео и оно не проигрывается, выделите любое слово мышью, нажмите Ctrl+Enter, в появившееся окно введите любое слово и нажмите "ОТПРАВИТЬ". Спасибо.

ПОДЕЛИТЬСЯ НОВОСТЬЮ С ДРУЗЬЯМИ:

КОММЕНТАРИИ

Ваше имя: *
Ваш e-mail: *

Подписаться на комментарии

Вопрос: Сколько будет 17 + 15
Ответ:
Код: Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код: