С какого года начали ставить катализаторы на авто

Что такое катализатор и как это работает

На протяжении многих лет авто производители создают много усовершенствований в автомобильных двигателях и топливных системах, чтобы идти в ногу со временем и, безусловно, с законами, направленными на улучшение экологической ситуации на фоне выбросов автомобилей. Одно из кардинальных таких усовершенствований произошло в 1975 году с интересным устройством под названием катализатор. По сути работа катализатора заключается в преобразовании вредных веществ в менее вредные выбросы, прежде чем они покинут выхлопную систему автомобиля.
howcarworks.ru/sites/defa…_203815.jpg?itok=kxrMp1JZ

Катализатор — это удивительно простое устройство, однако, оно оказывает невероятно большое влияние на экологию нашей планеты. В этой статье Вы узнаете, какие загрязняющие вещества производятся двигателем, что такое катализатор и как катализатор работает, имея дело с каждым из этих загрязняющих веществ, чтобы помочь уменьшить выбросы из транспортных средств.

Какие загрязнения производит автомобиль?

В целях сокращения выбросов, современные автомобильные двигатели тщательно контролируют количество сгораемого в нём топлива. Они пытаются сохранить соотношение воздух-топливо очень близким к стехиометрической точке, которая является идеальным соотношением воздуха к топливу. Теоретически, при таком соотношении, всё топливо будет сожжено, используя весь кислород из поглощаемого воздуха. Для бензина стехиометрическая точка составляет около 14.7:1 — это означает, что на каждый литр бензина будет сожжено 14,7 граммов воздуха. Смесь топлива на самом деле колеблется от идеального соотношения совсем немного во время работы двигателя. Иногда смесь может быть бедной (соотношение воздух-топливо выше, чем 14,7), а в других случаях смесь может быть обогащённой (соотношение воздух-топливо ниже, чем 14,7).

Основными веществами в выхлопных газах двигателя автомобиля являются:

Азот (N2) — воздух на 78 процентов состоит из газообразного азота, и большая часть этого азота проходит прямо через двигателя автомобиля и выходит, не вступив ни с чем в химическую реакцию.
Углекислый газ (CO2) — это один из продуктов сгорания бензина.
Водяной пар (H2O) — и ещё один продукт сгорания.
Эти выбросы, в основном, доброкачественные и не вредят атмосфере и экологии, хотя выбросы углекислого газа, как полагают, способствуют глобальному потеплению. Поскольку процесс сгорания никогда не совершенен, также в автомобильных двигателях производятся некоторые меньшие количества более вредных выбросов. Катализаторы предназначены как раз для снижения содержания именно этих выбросов, а, точнее, трёх самых объёмных и самых вредных:

Окиси углерода (СО) — это ядовитый газ без цвета и запаха.
Углеводородов (HC) и летучих органических соединений (ЛОС) — они являются одними из основных компонентов видимого нами дыма, который выходит при работе двигателя из выхлопной трубы автомобиля и производятся в основном из испарившегося, несгоревшего топлива.
Оксидов азота (NO и NO2, вместе называемые NOx) — они являются также "соавторами" белого дыма, а ещё оксиды азота нередко провоцируют кислотные дожди, которые вызывают раздражение слизистых оболочек человека.
Кстати, знаете ли Вы, что, согласно исследованиям, даже новые модели двигателей газонокосилок выбрасывают в воздух в 93 ​​раза больше образующих смог выхлопов, нежели новые модели автомобилей в случае аналогично производимой работы? Это не удивительно, ведь законов, регулирующих выхлопы газонокосилок, не существует ни в России, ни во многих других странах. Тем не менее, введение таких законов только в США (именно там проводилось исследование) может снизить выбросы на эквивалент до 800 000 автомобилей в день, и это впечатляющие цифры.

Как работает катализатор?

Понятие "катализатор" пришло к нам ещё из химии школьной программы, давайте вспомним — катализатор представляет собой вещество, которое вызывает ускорение химической реакции, и при этом сам катализатор в этой реакции не участвует. Точнее, катализаторы прямо участвуют в реакции и влияют на время её течения, но не являются ни реагентом, ни продуктом реакции, которую они катализируют. В человеческом организме ферменты являются по аналогии естественным катализатором, отвечающим за многие необходимые биохимические реакции.

Вообще, каталитический нейтрализатор состоит из двух различных типов катализаторов в своей работе: катализатора восстановления и катализатора окисления. Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим каталитиком, обычно платиной, родием и/или палладием. Идея заключается в том, чтобы создать структуру, которая предоставляет максимальную площадь поверхности катализатора в потоке выхлопных газов, а также свести к минимуму требуемое количество катализатора, поскольку материалы для него чрезвычайно дороги. Некоторые из новейших преобразователей даже начали использовать золото, смешанное с более традиционными катализаторами. Золото, кстати, стоит даже дешевле, чем другие перечисленные материалы, но может привести к увеличению окисления.

Большинство современных автомобилей оснащено трёхкомпонентными каталитическими нейтрализаторами. Это означает, что они помогают уменьшить количество выбросов трёх самых вредных веществ, перечисленных немного выше в содержимом выхлопов.

Катализатор восстановления является первым этапом каталитического нейтрализатора. Он использует платину и родий, чтобы помочь уменьшить выбросы NOx (оксидов азота). Когда молекулы NO или NO2 вступают в контакт с катализатором, то последний расщепляет его на два компонента, отщепляя атом азота из молекулы и освобождая кислород в известной нам формуле O2. Атомы азота, в свою очередь, вступают в связь с другими атомами азота, которые также производятся катализатором, образуя химический элемент N2 (абсолютно безвредная молекула азота). В виде химической формулы это можно проиллюстрировать таким образом:

2NO => N2 + О2 или 2NO2 => N2 + 2*O2
Катализатор окисления является вторым этапом каталитического нейтрализатора. Он уменьшает количество несгоревших углеводородов и окиси углерода при окислении их в катализаторе за счёт платины и палладия. Этот катализатор способствует реакции СО и углеводородов с кислородом в выхлопных газах. Например:

2CO + O 2 => 2CO 2

Как работает катализатор?

Есть два основных типа конструкций, используемых в каталитических нейтрализаторах — сотовые и керамические. Большинство автомобилей сегодня используют сотовую структуру.

Третий этап работы катализатора заключается в системе управления, которая контролирует поток выхлопных газов и использует эту информацию для управления системой впрыска топлива в двигатель. Существует кислородный датчик, установленный выше по потоку до катализатора (то есть он ближе к двигателю, чем катализатор). Этот датчик сообщает бортовому компьютеру двигателя, сколько кислорода содержится в выхлопе. Компьютер может увеличить или уменьшить количество кислорода в выхлопных газах, регулируя соотношение воздух-топливо, поступаемое в цилиндры двигателя. Эта схема управления позволяет компьютеру двигателя убедиться, что двигатель работает на близкой к стехиометрической точке, а также что в выхлопе остаётся достаточное количество кислорода, чтобы окисление катализатора позволяло сжигать несгоревшие углеводороды и окись углерода.

Каталитический нейтрализатор делает большую работу по снижению загрязнения, но он всё ещё может быть значительно улучшен. Тем не менее, одним из самых больших его недостатков является то, что он работает только при достаточно высокой температуре. Когда Вы только начинаете прогревать свой автомобиль в холодную или тёплую погоду, каталитический нейтрализатор практически ничего не делает, чтобы уменьшить загрязнение в выхлопных газах.

Есть простое решение этой проблемы, которое состоит в перемещении катализатора ближе к двигателю. Это означает, что более горячие выхлопные газы достигнут катализатора, и он нагреется быстрее, но это также может уменьшить срок службы нейтрализатора, подвергая его воздействию очень высоких температур. Большинство автопроизводителей позиционируют каталитический преобразователь под передним пассажирским сиденьем — достаточно далеко от двигателя, чтобы поддерживать температуру такого уровня, который не будет вредить ему.
howcarworks.ru/sites/defa…04221_0.jpg?itok=glWtuO0U

Также хорошим способом для сокращения выбросов является предварительный нагрев каталитического нейтрализатора. Самый простой способ для достижения такой цели заключается в использовании электрических нагревателей сопротивления. К сожалению, 12-вольтовые электрические системы на большинстве автомобилей не обеспечивают достаточно энергии или мощности для нагрева каталитического нейтрализатора достаточно быстро. Большинство людей не будут ждать несколько минут, пока каталитический нейтрализатор нагреется. А вот гибридные автомобили, которые имеют в наличии большие высоковольтные блоки батарей, могут обеспечить достаточно энергии, чтобы разогреть каталитический нейтрализатор очень быстро.

Катализаторы в дизельном двигателе работают гораздо хуже в сокращении выбросов NOx. Одной из причин этого является то, что дизельные двигатели имеют более низкую рабочую температуру, чем бензиновые двигатели, и катализатор в целом в дизельном двигателе работает хуже, поскольку он меньше нагревается. Некоторые из ведущих экспертов экологических авто придумали новую систему, которая помогает бороться с этим. Они используют мочевину в решении этой проблемы: прежде чем оксиды азота уходят в катализатор, их принудительно испаряют и смешивают с выхлопом и затем создают химическую реакцию, которая приведёт к сокращению выбросов NOx. Мочевина, также известная как карбамид, представляет собой органическое соединение, изготовленное ​​из углерода, азота, кислорода и водорода. Мочевина содержится в моче млекопитающих и земноводных. Мочевина реагирует с NOx, производя в результате реакции азот и водяной пар и утилизируя более 90 процентов оксидов азота в выхлопных газах.

Всё об автомобильных каталитических нейтрализаторах

Далеко не каждый автомобилист знает, как устроен и работает каталитический нейтрализатор. А многие автовладельцы даже не уверены, оснащены ли их автомобили системами очистки отработавших газов, пока не появится ошибка на приборной панели или мотор начнет работать со сбоями. Ниже детально разберемся, что собой представляет катализатор , как он работает, а также рассмотрим возможные проблемы в системе очистки выхлопов и способы их решения.

Надеемся, статья вам понравится. Приятного чтения.

История: от первых экспериментов до массового внедрения

Идея очистки выхлопных газов появилась еще задолго до внедрения стандартов, ограничивающих содержание вредных веществ в выхлопных газах автомобильного транспорта. Промышленные очистные установки, сходные по принципу действия с современными автомобильными катализаторами, массово ставились еще в 80-х годах. Особенно на предприятиях, расположенных в непосредственной близости к жилым кварталам.

В 1988 году был официально подписан стандарт ЕВРО-0. Он регламентировал количество окисей углерода и азота, а также содержание летучих углеводородов в выхлопных газах бензиновых авто. Существовал этот стандарт формально и практического применения не имел. То есть на автомобильной индустрии никак не отразился.

Ситуация несколько изменилась в 1992 году. Тогда вышел новый экологический стандарт ЕВРО-1, который распространялся уже и на дизельные моторы. Несмотря на ужесточение требований к выбросам, существенных изменений в технологии производства двигателей не произошло. Почти все автопроизводители без проблем вписались в рамки нового экологического класса. В некоторых моделях авто были изменены настройки топливных систем. Но глобальных переработок уже созданных двигателей и их систем питания не потребовалось.

В 1995 году был введен следующий класс: ЕВРО-2. И здесь многие автопроизводители не смогли вложиться в нормы, прописанные в стандарте. Разрабатывать принципиально новые системы питания или существенно модернизировать имеющиеся было экономически нецелесообразно. Также это требовало некоторого времени. Решение нашлось в оснащении системы выпуска специальным устройством: каталитическим конвертером-нейтрализатором.

После 1999 года, с вводом стандарта ЕВРО-3, катализаторы ставились на все вновь производимые легковые авто в Европе, Японии и Америке. Хотя, как показывали исследования, некоторые новые автомобили и без систем очистки вписывались в нормы.

Сегодня все современные авто оснащаются катализаторами выхлопных газов.

Конструкция

Конструктивно каталитический конвертер-нейтрализатор устроен довольно просто. Это приспособление состоит из двух частей:

• корпуса с негорючей эластичной подложкой;
• ячеистого основания, покрытого специальным напылением.

Основание нейтрализатора по форме чаще всего делается цилиндрической или эллипсоидной формы. Иногда встречаются основания в форме параллелепипеда. Изготавливаются они из термостойкой керамики или металла.

В основании по всему объему выполнены сквозные каналы, которые имеют диаметр до 2 мм. Эти каналы изнутри покрыты напылением из благородных металлов или их сплавов. Общая площадь всех каналов должна соответствовать диаметру участка выпускного тракта, в котором уложено тело катализатора. Это предотвращает перепад давлений в системе выпуска и позволяет отработавшим газам проходить без завихрений.

Корпус по форме повторяет контур тела катализатора. По всей внутренней поверхности корпуса укладывается эластичный негорючий материал. Обычно это минеральная вата. Служит этот материал для предотвращения хрупкого разрушения от воздействия вибрации или при ударных нагрузках. Особенно уязвимо к механическому воздействию керамическое основание.

Принцип работы

Для полного понимания всей картины, какую роль в автомобиле играет каталитический нейтрализатор и как его работа связана с другими узлами авто, рассмотрим отдельно некоторые аспекты функционирования системы питания и ее взаимодействие с устройством очистки отработавших газов.

Система питания современных авто

В качестве примера рассмотрим классический вариант бензинового автомобиля с непосредственным впрыском.

В первую очередь нужно понимать, что в современном авто педаль газа в лучшем случае механически связана только с дроссельной заслонкой (иногда даже эта связь отсутствует). То есть нажатие на акселератор лишь увеличивает или уменьшает количество подаваемого в цилиндры воздуха. За подачу топлива полностью отвечает электроника.

И здесь второй момент, который важно не упустить для полного понимания картины: все системы питания современных авто, особенно зарубежного производства, заточены на максимально безопасную для экологии работу и минимальное потребление бензина. Именно поэтому электронный блок управления двигателем ( ЭБУ ) стремится создать смесь, максимально близкую к стехиометрическому соотношению.

Стехиометрическое соотношение — это такая пропорция воздуха и топлива, при которой происходит полное сгорание бензина со связыванием всего свободного кислорода. Эта пропорция для бензина составляет 14,7 к 1. То есть на 14,7 масс воздуха требуется одна масса бензина.

Для того чтобы блок управления смог понять, сколько топлива нужно подать в данный момент в цилиндры и при этом максимально приблизиться к стехиометрическому соотношению, современный двигатель оснащен большим количеством различных датчиков. Рассмотрим кратко эти датчики.

1. Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ). Оценивает количество воздуха, непосредственно поданного во впускной коллектор.
2. Датчик кислорода ( лямбда-зонд ). Контролирует количество несгоревшего кислорода в отработавших газах.
3. Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ). Указывает положение дроссельной заслонки, то есть говорит о том, сколько воздуха может потенциально пройти в цилиндры.
4. Датчик температуры подаваемого воздуха. Плотность воздуха меняется с изменением его температуры, поэтому этот датчик служит для корректировки показаний ДМРВ.
5. Датчик температуры двигателя. Измеряет температуру охлаждающей жидкости.
6. Датчик детонации. Улавливает детонационные процессы в цилиндрах.

Количество подаваемого топлива при исправной работе всех датчиков (как минимум, если так считает электронный блок управления, то есть сигналы с датчиков соответствуют ожиданиям ЭБУ) рассчитывается на основании заложенного в алгоритм уравнения.

В этом уравнении показание датчиков учитывается через коэффициент. У каждого датчика есть своя доля в общем влиянии на количество подаваемого топлива. Например, датчики массового расхода воздуха и температуры двигателя обычно оказывают большее влияние, чем датчик кислорода. Расчет необходимой порции осуществляется за сотые доли секунды. ЭБУ формирует управляющий сигнал, который открывает форсунку в строго определенное время и подает строго отмеренное количество топлива.

Если какой-либо из датчиков отказывает или показывает некорректные или неприемлемые значения, и ЭБУ замечает это — современный двигатель в большинстве случаев сохранит свой функционал, но начнет работать по другому алгоритму.

Для аварийного режима в ЭБУ предусмотрены статичные электронные таблицы, по которым готовится смесь на основании рабочих датчиков. Например, если выходит из строя ДМРВ, то за основу берутся показания с датчика положения дроссельной заслонки. И, согласно импульсу от этого датчика, подается определенное количество топлива, взятое из статичной таблицы. На более современных авто эти значения также пропускаются через уравнение, но уже другого вида, в которых учитываются только показания исправных датчиков.

Катализатор

Выхлопные газы содержат в своем составе много различных химических соединений, которые вредны для окружающей среды.

Вся суть работы каталитического нейтрализатора заключена в названии. В присутствии благородных металлов и их сплавов опасные химические вещества преобразовываются в относительно безопасные. При этом сами активные компоненты не участвуют в химических преобразованиях, а лишь инициируют и ускоряют их. То есть являются катализаторами химических процессов.

Ниже приведены примеры разложение вредных веществ (в общем виде, без учета уравнительных коэффициентов).

1. Угарный газ. Реакция в каталитическом нейтрализаторе выглядит следующим образом: CO + O2 —> CO2. Окись углерода крайне опасна для здоровья человека. Отравление угарным газом приводит к головокружению, тошноте и потере сознания. Если количество CO в организме достигнет критической массы — человек может умереть.
2. Различные углеводороды. Формула преобразования имеет следующий вид: CxHx + O2 —> CO2 + H2O. Углеводороды в основном выпадают в виде мелкодисперсных твердых осадков (сажи). При взаимодействии со свободным кислородом в катализаторе расщепляются на безопасный углекислый газ и воду. Многие ошибочно считают, что двуокись углерода вредна для окружающей среды. Это верно только с точки зрения избыточного количества CO2 в атмосфере. В обычной ситуации двуокись углерода — основное вещество, участвующее в фотосинтезе растений.
3. Окись азота. Преобразуется в нейтрализаторе двумя способами, в зависимости от используемого катализатора реакции: NO + CO —> N2 + CO2 или NO + H2 —> N2 + H2O. Окись азота — опасный для человека газ, который при определенной концентрации обладает удушающим действием. Разлагается в катализаторе на безопасный двухатомный азот и водород, а также воду и углекислый газ.

Сложно переоценить полезный для природы эффект от использования каталитических нейтрализаторов. Особенно в современном мире, где автотранспорт ежедневно выбрасывает в воздух сотни тонн выхлопных газов.

Разрушающие факторы

Каталитический нейтрализатор, особенно современной конструкции, рассчитан приблизительно на 150–200 тысяч км пробега. А в благоприятных условиях может отработать больше.

Фактически катализаторы, как показала практика, отрабатывают меньше заложенного в них ресурса. Причин этому несколько.

1. Низкое качество бензина. Топливо с повышенным содержанием серы и свинца негативно сказывается на долговечности нейтрализатора. Эти химические вещества после выбрасывания их из камеры сгорания разрушают структуру основания (особенно керамического) и образовывают наросты на стенках проходных каналов.
2. Проникновение моторного масла в камеру сгорания. Износ маслосъемных колец и сальников клапанов ведет к попаданию моторного масла в цилиндры. При сгорании масла образует маслянистые и твердые отложения, которые засоряют катализатор.
3. Проблемы в системе питания, зажигания или газораспределения. Неправильная дозировка топлива, сбои в искрообразовании или смещение фаз газораспределения могут стать причиной проникновения недопустимо большого количества бензина в выпускной тракт. Вблизи катализатора несгоревшее топливо воспламеняется. Перегрев основания повлечет за собой его разрушение или негативно скажется на состоянии активного слоя из благородных металлов.
4. Механическое воздействие. На многих моделях автомобилей каталитический нейтрализатор располагается под днищем, недалеко от резонатора (в отличие от другого конструкторского решения, когда корпус нейтрализатора совмещается с выпускным коллектором). И при движении по пересеченной местности есть вероятность получения удара по выпускной системе. Керамическое основание катализатора хрупкое, и даже небольшой удар может привести к его расколу. Металлическое — более устойчивое к механическому воздействию. Однако его деформация непременно приведет к снижению пропускной способности выпускного тракта.

Это основные разрушающие факторы. Их исключение или минимизация существенно повысит ресурс катализатора.

Распространенные неисправности

Известно несколько неисправностей каталитических конвертеров-нейтрализаторов. Рассмотрим только основные.

1. Деградация активного напыления. Основная причина — перегрев основания и эрозионное разрушение (естественный процесс). Покрытие из активных металлов со временем деградирует. Соответственно, эффективность преобразования опасных химических соединений падает.
2. Разрушение основания. Эта проблема имеет несколько проявлений различной природы. Керамический материал, на основе которого сделано большинство катализаторов, со временем теряет прочность. Торцевые поверхности осыпаются. Со стенок проходных каналов отслаиваются частицы напыления и сам материал основания. Иногда происходит разрушение с откалыванием отдельных частей от монолита основания. Также керамические и металлические варианты катализаторов могут оплавляться при превышении температурного порога прочности. В том случае часто происходит частичная (реже — полная) закупорка выпускного тракта.
3. Закупорка каналов в теле катализатора. Механизмов формирования пробок в проходных каналах несколько. Горение топлива само по себе формирует некоторое количество твердых углеводородов, которые оседают на стенках катализатора. Но в нормальных условиях у этих частиц нет возможности надежно закрепиться и уж тем более расти до значительных объемов. Поэтому за счет углеводородов, образованных от горения топлива, максимум несколько снижается сечение отверстий. Ситуация усугубляется попадающим в цилиндры маслом и антифризом . Смолянистые и сажевые продукты горения этих жидкостей способны за короткий срок закупорить проходные каналы катализатора.
4. Проблемы в системе контроля над работой катализатора. Все выпускные системы со стандартами от ЕВРО-3 и выше оснащаются дополнительным датчиком кислорода, который ставится после нейтрализатора. Служит этот датчик для оценки эффективности очистки выпускных газов. Если контрольный лямбда-зонд отказывает или начинает сбоить, то ЭБУ двигателя воспринимает это как сигнал о проблемах с каталитическим нейтрализатором. Как минимум, блок управления выведет на приборную панель ошибку. В некоторых случаях двигатель переходит в аварийный режим с ограничением на максимальную мощность и частоту оборотов коленчатого вала.

Еще к неисправностям катализатора относят другие проблемы в системе контроля. Электронный блок управления выдает ошибку даже при временном нарушении контакта в цепи от датчика до ЭБУ.

Диагностика

Известно несколько методов диагностики каталитических нейтрализаторов. Рассмотрим их, начиная с самых простых и не затратных.

• Подключение компьютера к ЭБУ для проверки ошибок и считывания показаний с датчиков кислорода. Иногда наблюдается ситуация: автомобиль проявляет все признаки проблемы с нейтрализатором, но ЭБУ не выдает ошибку. В этом случае вручную проверяются показания с контрольного датчика кислорода. В алгоритме слежения за работой катализатора есть поправка на износ. И блок управления выдаст ошибку только тогда, когда будет превышен изначально определенный порог в течение определенного времени.
• Визуальный осмотр. Вмятина, трещина или другие повреждения на корпусе, скорее всего, повлекут за собой нарушения в работе нейтрализатора.
• Проверка на противодавление. Особенно хорошо этот метод работает для автомобилей с экологическим классом от ЕВРО-3 и выше. Заключается в установке манометра поочередно в отверстие для системного (перед катализатором) и контрольного (после) датчиков кислорода и замере давления на работающем двигателе. Если разность давлений в магистрали больше 10–15% (перед корпусом нейтрализатора показания выше), то катализатор засорен или оплавлен и препятствует нормальному проходу выхлопных газов.
• Проверка с помощью стробоскопа. Стробоскоп — миниатюрная гибкая камера. Вводится в отверстия для датчиков кислорода для осмотра торцевых поверхностей основания.
• Демонтаж корпуса и осмотр тела катализатора напрямую. Этот способ применим в тех случаях, когда корпус съемный или есть основания для демонтажа.

Сегодня диагностика каталитического нейтрализатора в основном проводится двумя методами: проверкой ЭБУ на ошибки и визуальным осмотром напрямую.

Варианты ремонта системы выхлопа

После осмотра нейтрализатора и оценки его состояния выбирается один из путей ремонта. В зависимости от степени повреждений, марки автомобиля и его экологического класса, алгоритма контроля в ЭБУ и предпочтений автовладельца ремонт идет по одному из нижеперечисленных сценариев.

1. Попытка восстановления. Если соты основания засорены не критично, то мастера на СТО часто рекомендуют попробовать промыть катализатор особыми химикатами. Так как это наиболее дешевый способ. Обычно этот метод помогает при небольших загрязнениях. Если же на стенках каналов и торцах основания имеются признаки оплавления, механического повреждения или обильных маслянистых засоров — в промывке не будет смысла.
2. Замена изношенного катализатора на новый или контрактный оригинал. Самый дорогой, но и самый надежный метод. Стоимость ремонта в этом случае, вместе с запчастями и работой, иногда доходит до шестизначной суммы. Однако после восстановления заводского состояния системы выпуска автомобиль гарантированно пройдет технический осмотр по показателю CO–CH. К тому же не придется проводить манипуляции с системой контроля над работой катализатора (изменение электронной цепи, прошивка ЭБУ, вживление «обманок» и т. д.).
3. Установка универсального заменителя. На рынке выбор неоригинальных катализаторов довольно велик. Однако, как показала практика, дешевые экземпляры или работают совсем плохо (ошибка все равно загорается) или служат недолго. Это логично — ведь без дорогостоящих благородных металлов пока невозможно изготовить действенный нейтрализатор. А себестоимость этих металлов довольно высока. И если выбран путь установки заменителя, то не стоит покупать запчасть из нижнего или даже среднего ценового сегмента. Велика вероятность, что это будут впустую потраченные деньги.
4. Замена катализатора на пламегаситель или стронгер. Эти заменители наиболее распространены сегодня в ремонте систем выпуска. Во-первых, пламегаситель и стронгер благоприятно влияют на микроклимат в выхлопном тракте. Снижается пульсация потока. Отработавшие газы частично охлаждаются. А это благоприятно влияет на ресурс последующих элементов магистрали (резонатора, гофры и глушителя ). Во-вторых, по соотношению стоимость-эффект установка пламегасителя или стронгера оптимальна. К недостаткам относится необходимость отключения или обхода системы контроля, а также риск увеличения вредных выбросов до уровня, выше требуемого по регламенту техосмотра. Но, как показала практика, нормы выбросов в РФ позволяют относительно новым авто (до 10 лет) без проблем проходить техосмотр и без катализатора.
5. Физическое удаление катализатора из корпуса без установки заменителя. Этот способ имеет лишь одно, но весомое преимущество — он самый дешевый. Однако есть и ряд недостатков. Увеличивается температура и пульсация потока выхлопных газов. Появляется грохочущий, металлический рев при раскрутке двигателя до 4-5 тысяч оборотов. Для возрастных автомобилей серьезно возрастает риск провалить государственный технический осмотр по вредным выбросам.

Все способы, связанные с удалением тела катализатора из выхлопной магистрали, подразумевают модификацию системы контроля. В противном случае ЭБУ выдаст ошибку.

Решение проблем с ошибкой после удаления катализатора

Электронный блок управления непременно заметит, что очистка выхлопных газов остановилась, и выдаст ошибку на приборную панель. Сначала кратко рассмотрим, как работает механизм слежения, а затем разберем пути изменения системы контроля над работой катализатора для решения этой проблемы.

Принцип работы системы контроля над работой катализатора

Начиная со стандарта ЕВРО-3, каталитический нейтрализатор оснащается дополнительным, контрольным датчиком кислорода. Устанавливается диагностический лямбда-зонд сразу после нейтрализатора. Служит он для оценки содержания кислорода в выхлопных газах после очистки.

Из вышеприведенных формул химических преобразований видно, что для нейтрализации большинства опасных соединений требуется кислород. И чем лучше работает механизм разложения этих соединений, тем меньше свободного кислорода останется в выхлопах после прохождения нейтрализатора.

Принцип работы датчика кислорода основан на создании ЭДС (приблизительно 0,9–1 В) в электроде, покрытом оксидом цинка. При нагревании между контактами лямбда-зонда появляется разность потенциалов. А при попадании кислорода на чувствительный цинковый элемент напряжение лавинообразно уменьшается.

Электронный блок управления сравнивает показания двух датчиков. Алгоритмы обработки этих данных в современных ЭБУ довольно сложны. Однако в целом принцип такой: напряжение на первом, системном датчике, должно быть значительно меньше, чем на контрольном. Если катализатор неисправен, то разница напряжений минимальна или вообще отсутствует. Что и приводит к ошибке.

Варианты обхода системы контроля

Известно несколько способов, которые сегодня позволяют довольно успешно вводить в заблуждение ЭБУ и убеждать его в том, что катализатор есть, и он функционирует исправно:

• использование обманок;
• прошивка ЭБУ.

Обманки подразделяются на две категории: механические и электронные. Механические, в свою очередь, бывают с калиброванным отверстием и с элементом катализатора. Электронные делятся на резисторные и микропроцессорные.

Механическая обманка с калиброванным отверстием представляет собой переходник между отверстием в выпускном тракте и датчиком кислорода. Она лишь ограничивает поток выхлопов на лямбда-зонд. За счет этого на контрольный датчик попадает меньше кислорода. Соответственно, ЭБУ считает, что выхлопы очищаются. Такая обманка нормально работает только на авто со стандартами ЕВРО-3 и на некоторых с ЕВРО-4.

Обманка с частицей катализатора также выполняется в виде переходника, в тело которого уложен небольшой фрагмент каталитического нейтрализатора. Газы очищаются от выхлопов локально, непосредственно перед попаданием на лямбда-зонд. Срабатывает на авто стандартов ЕВРО-3 и почти на всех ЕВРО-4 (при подборе правильной конфигурации обманки).

Электрическая обманка на основе резистора и конденсатора. В разрыв сигнального провода датчика вживляется резистор. Параллельно с минусовым проводом устанавливается конденсатор. Такая схема искажает сигнал и делает его похожим на показания работоспособной системы очистки. Хорошо срабатывает на авто ЕВРО-3 и ЕВРО-4. Функционирует с периодическим успехом на некоторых машинах ЕВРО-5.

Микропроцессорный модулятор способен успешно ввести в заблуждение ЭБУ стандартов ЕВРО-5 и ЕВРО-6. Стоит дорого, монтируется сложно. Обычно устанавливается в разрыв сразу двух датчиков или подключается таким образом, чтобы иметь возможность считывать показания с системного датчика. В режиме реального времени имитирует показания диагностического лямбда-зонда на основании показаний программного.

Прошивка ЭБУ — спорная процедура. Здесь важно не ошибиться с выбором версии ПО для блока управления. Иногда, кроме удаления всей информации о наличии катализатора, такие прошивки содержат в себе изменения алгоритма работы смесеобразования или критичные ошибки. И после установки плохо проработанной прошивки в ЭБУ могут проявиться непредсказуемые последствия: падение мощности авто, перерасход топлива, перегрев и даже полный отказ двигателя. Поэтому устанавливать ПО рекомендуется только при полной уверенности в том, что создано оно было компетентной организацией или знающим человеком. Обычно такие прошивки стоят немалых денег. А их изготовители выдают персональные сертификаты, подтверждающие безопасность реализованного ПО.

С какого года начали устанавливать катализаторы на автомобилях

Катализаторы – это устройства, используемые в автомобильных двигателях для очистки отработавших газов от вредных веществ. Их установка началась не так давно – с конца 20 века. Катализаторы стали одним из ключевых элементов системы выхлопа, позволяющих автомобилям соответствовать экологическим нормам и требованиям по уровню выбросов.

Изначально катализаторы использовались только на автомобилях, выпущенных для экспорта на рынки США и Европы. Это было вызвано появлением строгих норм и требований к выбросам вредных веществ. В Соединенных Штатах первые стандарты по качеству выхлопных газов для легковых автомобилей были установлены в 1975 году. В Европе катализаторы стали обязательными на автомобилях только с 1993 года.

Катализаторы работают таким образом, что превращают вредные вещества в безопасные компоненты. Они содержат специальные материалы, называемые катализаторами, которые активируются при нагреве до определенной температуры. Под действием катализатора происходит химическая реакция, в результате которой вредные вещества окисляются и превращаются в безвредные газы.

Установка катализаторов на автомобили оказала значительное влияние на уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу. В настоящее время они являются обязательным компонентом системы выхлопа на практически всех современных автомобилях. И продолжают совершенствоваться, чтобы быть еще более эффективными в очистке выхлопных газов.

История установки катализаторов на автомобили

Установка катализаторов на автомобили — важный этап в развитии технологий автомобильного транспорта. Катализаторы служат для очистки отработавших газов от вредных и опасных веществ.

История установки катализаторов на автомобили началась в 1975 году в США. В этот период Конгресс США установил нормы по выбросу вредных веществ, в том числе оксидов азота и углеводородов, из выхлопной системы автомобилей.

С целью соответствия новым нормам выбросов, автопроизводители начали устанавливать катализаторы на свои автомобили. Катализаторы работают на основе внесения некоторых химических веществ в процесс сгорания выхлопных газов. Эти вещества помогают преобразовать вредные вещества в более безопасные соединения.

Вначале катализаторы использовались только на автомобилях, работающих на бензине. Однако с течением времени, все больше и больше автопроизводителей стали использовать катализаторы и на дизельных двигателях.

На сегодняшний день, установка катализаторов на автомобили является обязательным требованием во многих странах, они внесены в стандарты экологической безопасности. Технологии катализаторов продолжают развиваться, и современные автомобили обладают все более эффективными системами очистки отработавших газов.

Эволюция катализаторов для автомобилей

Использование катализаторов в автомобилях стало обязательным из-за растущих проблем с загрязнением атмосферы. Они были внедрены для снижения выбросов вредных веществ, благодаря чему автомобили стали более экологически чистыми.

Первые эксперименты с катализаторами проводились еще в начале XX века. Однако, широкое использование регулированием выбросов вредных веществ началось только в последние десятилетия.

Развитие катализаторов для автомобилей проходило через несколько этапов:

Первое поколение

Первое поколение катализаторов, которое начало устанавливаться на автомобили в 1970-х годах, представляло собой непосредственно катализатор, который устанавливался вплотную к выхлопной системе и имел форму монолитного блока.

Второе поколение катализаторов появилось в середине 1980-х годов. Оно отличалось от первого поколения тем, что катализаторы стали значительно компактнее и дешевле в производстве. Они были обернуты стальным корпусом, а внутри находились керамические монолитные элементы с покрытием из драгоценных металлов.

В конце 1990-х годов наступило третье поколение катализаторов. Оно стало характеризоваться еще большей компактностью и эффективностью. Были разработаны катализаторы с более сложными системами покрытия, что позволило добиться более высоких показателей очистки от вредных веществ. Эти катализаторы были установлены на автомобили со специальными системами управления двигателем, что максимально повысило их эффективность.

В настоящее время активно разрабатывается четвертое поколение катализаторов, которое будет дальнейшим развитием третьего поколения. Фокус идет на увеличение долговечности, улучшение качества очистки токсичных выбросов и снижение затрат на производство.

Установка катализаторов на автомобили стала важным шагом в борьбе за экологию и снижение загрязнения окружающей среды. С каждым поколением катализаторы становятся более эффективными и прогрессивными, обеспечивая более экологически чистую эксплуатацию автомобилей.

Первый автомобиль с катализатором

В 1975 году компания Volvo стала первым производителем автомобилей, который внедрил катализатор в свои модели. Катализатор был установлен на Volvo 240, и это стало значительным прорывом в автомобильной индустрии.

Катализатор является частью выхлопной системы автомобиля и предназначен для уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу. Он содержит специальные материалы, которые помогают в химических реакциях и преобразуют вредные газы, такие как углеводороды, оксиды азота и угарный газ, в менее вредные вещества, такие как углекислый газ, вода и азот.

Установка катализатора на Volvo 240 позволила существенно уменьшить выбросы вредных веществ и сделала эту модель более экологически чистой. Вскоре другие производители автомобилей следовали за Volvo, и использование катализаторов стало стандартной практикой в автомобильной промышленности.

Сегодня катализаторы являются неотъемлемой частью автомобильных выхлопных систем и обязательны для соответствия строгим экологическим стандартам по всему миру. Они значительно снижают выбросы вредных веществ и вносят вклад в охрану окружающей среды.

Развитие технологии катализаторов для автомобилей

Катализаторы для автомобилей являются одним из важных элементов системы выхлопа, предназначенных для очистки отредуцированных выбросов вредных веществ в отработавших газах их двигателя.

Ранние катализаторы:

• Первые эксперименты с использованием катализаторов в автомобилях проводились в 1960-х годах.
• В начале 1970-х годов катализаторы стали массово устанавливаться на автомобили в США для снижения выбросов окиси углерода (CO) и окиси азота (NOx).

Основные технологии катализаторов:

С течением времени, технология разработки и производства катализаторов для автомобилей постоянно совершенствуется. Следующие технологии стали основными в отрасли:

1. Трехпоточные катализаторы: В 1980-х годах трехпоточные катализаторы стали популярными. Они содержат три катализатора для очистки оксидов азота, углеводородов и окиси углерода.
2. Универсальные катализаторы: Универсальные катализаторы, также известные как двухпоточные катализаторы, были представлены в 1990-х годах. Они совмещают функции трехпоточных катализаторов в одном корпусе.
3. Нанокатализаторы: Современные технологии позволяют создание нанокатализаторов с повышенной активностью и стабильностью работы. Они обычно используются в современных автомобилях, что позволяет снизить выбросы вредных веществ еще больше.

Мировые стандарты:

С введением ужесточенных норм по выбросам вредных веществ и регуляторных стандартов, катализаторы для автомобилей продолжают развиваться и улучшаться. В разных странах существуют разные мировые стандарты, определяющие необходимые характеристики и эффективность катализаторов.

Страна	Стандарты
США	Серия стандартов Tier, регулирующая выбросы вредных веществ автомобилями
Европейский союз	Стандарты Евро, устанавливающие допустимые пределы выбросов
Япония	Стандарты отельных выбросов

Развитие технологии катализаторов для автомобилей продолжается и в будущем, с улучшением эффективности и снижением выбросов вредных веществ, чтобы обеспечить экологически чистое окружающую среду и улучшить качество воздуха.

Стандарты и требования к катализаторам

Установка катализаторов на автомобили связана с соблюдением определенных стандартов и требований. Катализаторы должны соответствовать нормам и регламентам, которые устанавливаются правительствами различных стран с целью снижения выбросов вредных веществ в атмосферу.

Основными требованиями к катализаторам являются:

• Эффективность: Катализаторы должны эффективно очищать отработавшие газы от вредных веществ, таких как оксиды азота (NOx), углеводороды (HC) и угарный газ (CO).
• Долговечность: Катализаторы должны обладать высокой степенью стабильности и долговечности, чтобы сохранять свой эффективный каталитический потенциал на протяжении длительного срока эксплуатации.
• Устойчивость к различным условиям эксплуатации: Катализаторы должны быть устойчивы к высоким температурам, влажности, агрессивным веществам, которые могут попадать в отработавшие газы.
• Соответствие нормам выбросов: Катализаторы должны соответствовать установленным нормам выбросов вредных веществ в атмосферу, которые различаются в разных странах и регионах.

Для обеспечения соблюдения стандартов и требований к катализаторам были разработаны специальные сертификационные системы, такие как Евро-стандарты в Европе и EPA-стандарты в Соединенных Штатах. Эти системы устанавливают лимиты на выбросы вредных веществ и определяют технические требования к автомобильным катализаторам.

Примеры стандартов выбросов и требования к катализаторам:

Катализаторы, используемые на современных автомобилях, разработаны с учетом указанных требований и способны эффективно снижать выбросы вредных веществ, соблюдая действующие стандарты и нормы. Это позволяет автомобилям быть более экологически безопасными и соответствовать современным экологическим требованиям.

Польза и недостатки установки катализаторов на автомобили

Установка катализаторов на автомобили имеет как плюсы, так и минусы. Ниже перечислены основные польза и недостатки использования катализаторов:

Польза катализаторов на автомобили:

1. Защита окружающей среды. Катализаторы уменьшают выбросы вредных веществ, таких как углекислый газ, углеводороды и оксиды азота, из выхлопной системы автомобиля. Это помогает снизить влияние автотранспорта на атмосферу и улучшить качество воздуха.
2. Соответствие стандартам экологии. Установка катализаторов стала обязательной для автопроизводителей для соответствия строгим экологическим нормам. Без катализатора автомобиль не будет проходить контроль выбросов вредных веществ и технический осмотр.
3. Увеличение срока службы двигателя. Катализаторы помогают уменьшить загрязнение внутренних деталей двигателя и выхлопной системы автомобиля, что может увеличить срок его службы.

Недостатки установки катализаторов на автомобили:

• Увеличение стоимости автомобиля. Установка катализатора требует дополнительных затрат при покупке автомобиля. Кроме того, катализаторы требуют периодического обслуживания и замены, что также увеличивает расходы на эксплуатацию.
• Потеря мощности двигателя. Катализаторы создают дополнительное сопротивление для выхлопных газов, что может привести к потере мощности двигателя и ухудшению динамических характеристик автомобиля.
• Возможные поломки и неисправности. Катализаторы могут подвергаться воздействию высоких температур, а также контакту с различными веществами, что может привести к их повреждению и неисправностям.

В целом, установка катализаторов на автомобили является важной мерой для защиты окружающей среды и соблюдения экологических норм. Однако, эта мера имеет свои плюсы и минусы, которые необходимо учитывать при покупке и эксплуатации автомобиля.

Вопрос-ответ

Когда начали использовать катализаторы на автомобилях?

Использование катализаторов на автомобилях началось в конце 20-го века. Первые серийные модели автомобилей с катализаторами появились в США в 1975 году.

Почему начали устанавливать катализаторы на автомобили?

Установка катализаторов на автомобили связана с активным развитием промышленности и все большим количеством автомобилей, выбрасывающих вредные вещества в атмосферу. Катализаторы позволяют снизить уровень выбросов вредных веществ, таких как оксиды азота и углеводороды.

Как работает катализатор на автомобиле?

Катализатор на автомобиле осуществляет химические реакции, которые уменьшают концентрацию вредных веществ в отработавших газах двигателя. Он содержит металлические катализаторы, которые ускоряют химические реакции окисления и восстановления, превращая вредные вещества в менее опасные вещества, такие как вода и углекислый газ.

Каким образом катализаторы устанавливаются на автомобили?

Катализаторы устанавливаются на автомобили в системе выпуска отработавших газов. Они помещаются в специальные корпуса и располагаются перед глушителем. Катализаторы подключаются к двигателю с помощью выхлопной трубы и работают на основе химических реакций, осуществляемых металлическими катализаторами.

Какой эффект дают катализаторы на автомобилях?

Установка катализаторов на автомобили позволяет снизить выбросы вредных веществ в атмосферу, такие как оксиды азота и углеводороды. Кроме того, они способствуют повышению экологической безопасности автомобилей и соответствуют требованиям международных стандартов по снижению выбросов вредных веществ.

С какого года начали ставить катализаторы на авто

Автомобильный катализатор (каталитический конвертер, нейтрализатор) — это устройство в выхлопной системе автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, предназначенное для снижения выбросов вредных веществ в атмосферу выхлопными газами.

Нейтрализация токсичных веществ происходит в результате химической реакции — каталитического восстановления оксидов азота с выделением кислорода и последующим окислением им угарного газа и углеводородов.

Французский инженер-механик Эжени Гудри (1892 — 1962 гг.), сыграл решающую роль в разработке автомобильных катализаторов. Значительную часть своей жизни посвятил изучению каталитических процессов. За свои изобретения (каталитический крекинг, который произвел революцию в нефтяной промышленности, и не менее 100 патентов) Гудри при жизни получил немало престижных наград, а также был посмертно включен в Национальный зал славы изобретателей США.

Первый автомобильный катализатор Гудри изобрел в начале 1950-х годов. Он представлял собой металлическую коробку с расположенными в шахматном порядке фарфоровыми стержнями (71 штука), покрытыми оксидом алюминия, с крошечными островками платины в качестве катализаторов окисления. Фундаментальный принцип действия такого катализатора мало отличался от нынешнего — восстановление оксида углерода и не сгоревших углеводородов из автомобильных выхлопов. Однако при жизни Гудри не удалось полностью решить несколько ключевых проблем — загрязнение катализатора производными свинца и необходимость работы устройства в широком диапазоне температур. Однако запатентовать свой «каталитический глушитель» он все же успел.

Современные каталитические конверторы являются двух- или трёхкомпонентными. Трёхкомпонентный конвертор представляет собой металлический корпус из нержавеющей стали, имеющий на стенках термическую прокладку, в котором находится «сотовая» 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, так как оно дешевле других металлов-катализаторов).