Під кожним автомобілем є (принаймні має бути) металевий бак, щоб зменшити токсичність вихлопних газів. Цей бак працює тихо і виконує свою функцію до тих пір, поки одного чудового дня... не ламається. Скільки коштує каталізатор? У більшості випадків стільки, що водій хапається за голову. Чому саме каталізатор? Які проблеми це може викликати? Які ознаки його збою? Як відремонтувати автомобільний каталітичний нейтралізатор? Чи можна це зробити дешево?

Незалежно від того, яке паливо використовує ваш автомобіль — бензин, дизельне паливо чи газ, кожен має вихлопну систему. Основне призначення цієї системи — видалення всіх залишків від згоряння палива. Інша функція — усунути їх шкідливість до рівня, який не загрожує здоров’ю. Саме для цієї мети використовується пристрій, вмонтований у металевий циліндр під автомобілем. Перші автомобілі з каталітичними нейтралізаторами з’явилися на європейському ринку в 1986 році. Автомобілі з каталітичними нейтралізаторами позначали спеціальними знаками. З набуттям чинності стандартів викидів Євро (Євро 1 з 1993 року) використання каталізаторів стало обов’язковим. Автомобілі без каталітичних нейтралізаторів не отримали сертифікат про затвердження типу ЄС і не могли продаватися в ЄС. Сам дизайн змінився. Що суворіші були стандарти, то ефективнішими мали бути каталізатори.

Каталізатори, що використовуються в бензинових і дизельних автомобілях, відрізняються структурою активного шару, а склад вихлопних газів у них неоднаковий.

Що являє собою каталізатор?

Каталізатор складається з чотирьох основних елементів:

Корпус — подовжений металевий резервуар, зазвичай циліндричний (або злегка стиснутий), з теплоізоляцією. Вихлопна труба збирається на передній частині автомобіля для збору вихлопних газів з випускного колектора. З каталізатора виходить інша труба, по якій очищений вихлопний газ потрапляє в глушник. Каркас — це внутрішній базовий блок у формі стільників, що складається з тисяч каналів, через які проходять вихлопні гази. Виготовляються з металу (металевий каркас) або кераміки (керамічні каркаси зазвичай виготовляються з алюмінієво-магнієвого силікату).

Проміжний шар пористий і покриває всю поверхню каналів каркаса. Його мета — створити хороші умови для наступного шару. «Активний каталітичний нейтралізатор» означає матеріал, який хімічно реагує з шкідливими компонентами вихлопних газів і видаляє їх. Це найдорожча і важлива частина каталізатора. Активний каталітичний шар складається з рідкісних і дорогих хімічних елементів. Наприклад, типовий триканальний каталізатор використовує платину, родій і паладій. Тож зрозуміло, чому каталізатори крадуть. Платину можна витягнути з них після певних кроків.

Раніше ми згадували, що каталізатори для бензинових і дизельних автомобілів трохи відрізняються. Каталізатори окиснення зменшують кількість оксидів вуглецю, вуглеводнів і твердих частинок у вихлопних газах дизельних двигунів.

Трифункціональні (триканальні) каталізатори в бензинових автомобілях нейтралізують оксиди вуглецю і вуглеводні й відновлюють оксиди азоту.

Де в автомобілі встановлюється каталітичний нейтралізатор?

Зазвичай через кілька десятків сантиметрів після випускного колектора. Є й інший спосіб — так звані вкладиші у випускний колектор. Нові автомобілі, які відповідають найвищим стандартам викидів, використовують два або три каталітичних нейтралізатори.

Як працює каталізатор?

Вихлопні гази потрапляють у каталітичний нейтралізатор при ввімкненому двигуні автомобіля. Каталізатор необхідно нагріти щонайменше до 300 °C, оскільки тільки тоді можуть відбуватися каталітичні реакції. Каталізатор оптимально працює при температурі на вході 400–800 °С. Для прискорення нагріву використовуються додаткові рішення — зазвичай це теплоізоляція корпусу каталізатора (це найдешевше рішення), рідше — обігрівачі або додаткова подача повітря у випускний колектор.

Датчики кисню (співвідношення палива та повітря) встановлюються перед і за каталізатором, тобто датчики, які аналізують відсоток повітря у вихлопному газі. Датчики передають сигнал на комп’ютер, який контролює роботу двигуна. Якщо коефіцієнт повітря у вихлопі занадто високий, то двигун працює на бідній суміші, і комп’ютер збільшує кількість впорскуваного палива. І навпаки, якщо вміст кисню в суміші занадто низький, вміст палива зменшується. Як це пов’язано з каталізатором?

Разом зі змінами паливної суміші каталізатор зазнає процесів відновлення киснем і окиснення, які потребують кисню. Відновлювальні процеси зменшують токсичні оксиди азоту, процеси окиснення зменшують кількість оксидів вуглецю (перетворених на вуглекислий газ) і вуглеводнів (HC) (перетворених на пару і вуглекислий газ). Процеси відновлення та окиснення відбуваються по черзі й підвищують ефективність каталізатора аж на 98 %.

Подивімося, як каталізатор очищає вихлопні гази.

• Окис вуглецю: 1 % перед каталізатором і 0,1 % після каталізатора
• Вуглеводні (HC): до 100 ppm перед каталізатором, до 20 ppm після каталізатора
• Діоксид вуглецю: до 14 % до каталізатора, до 15,4 % після каталізатора

З набуттям чинності нових жорстких стандартів викидів одних каталізаторів було недостатньо для очищення дизельних двигунів. Крім того, впроваджено сажові фільтри DPF і FAP (після введення в дію стандарту Євро-4) і системи селективного каталітичного відновлення (SCR) (після набуття чинності стандарту Євро-6). Крім того, в автомобілях з бензиновими і дизельними двигунами необхідно використовувати системи рециркуляції вихлопних газів (EGR), що зменшують кількість оксидів азоту.

Керамічні та металеві каталізатори

Використовувані на цей час автомобільні каталізатори відрізняються за матеріалом, з якого вони виготовлені. Вони бувають двох типів: з металевим або з керамічним каталітичним блоком. Каталізатори з металевим блоком нагріваються і досягають робочої температури швидше, ніж каталізатори з керамічним блоком, тому швидше очищають вихлопні гази. Крім того, металевий блок каталізатора більш стійкий до механічних пошкоджень. Удар, наприклад, коли каталізатор вдаряється об тротуар, лише деформує метал, а у випадку кераміки призведе до її  необоротного руйнування. Також важливішою є стійкість металевих каталізаторів до температурних ударів: максимальна температура, яка може пошкодити металевий блок, становить близько 1300 °C, а керамічних каталізаторів — лише близько 800 °C.

Види каталізаторів

Найпростішими типами каталізаторів є каталізатори відновлення та окиснення. Перший лише зменшує кількість оксидів азоту у вихлопних газах, а другий лише зменшує кількість окису вуглецю та вуглеводнів. На сьогодні такі каталізатори більше не використовуються окремо. Вони є частиною трифункціонального, так званого тристороннього, каталітичного нейтралізатора і встановлюються лише на бензинових двигунах. Тристоронні каталізатори (TWC) зменшують кількість оксидів азоту й одночасно окиснюють вуглеводні та монооксид вуглецю. Через суворіші норми викидів окремі каталізатори замінюються на багатокаталізаторні системи. Для дизельних двигунів діє трохи інший принцип. У цих двигунах використовуються каталізатори окиснення, які окиснюють лише вуглеводні та монооксид вуглецю. Чому таке рішення?

Воно засноване на тому, що відновлення оксидів азоту неможливе через бідну паливну суміш, яка використовується в дизельних двигунах (вона має місце в бензинових двигунах). Для відновлення оксидів азоту часто використовують додаткові каталізатори з розчином сечовини, який часто виступає в ролі каталізатора реакції.

Несправність каталізатора (каталітичного реактора) — чому виходять з ладу каталізатори? Каталізатор автомобіля працює в дуже складних умовах. Під час руху автомобіля вихлопна система вібрує і виникають додаткові вібрації через нерівність дорожнього покриття. Каталізатор піддається дуже високим тепловим навантаженням.

Двигун випромінює до 600 °C (залежно від швидкості й тривалості) і каталізатор піддається впливу зовнішньої температури (взимку від'ємна). Завдяки тому, що він встановлюється під автомобіль, він стійкий до механічних пошкоджень і корозії. Каталізатор діє деякий час. Активний каталітичний шар старіє під час експлуатації автомобіля. Важко визначити, як довго це буде відбуватися. Однак можна сказати, що каталізатор витримує 180–200 тис. км водіння. Існує ряд факторів, які можуть значно скоротити термін служби каталізатора. Зазвичай вони є причиною пошкодження каталізатора.

Приклади

Вхід у глибоку калюжу — каталітичний нейтралізатор автомобіля нагрівається до кількох сотень градусів. При попаданні у воду раптово остигає, металевий кузов стискається. У результаті внутрішня оболонка каталізатора стискається і розтріскується.

Несправності системи запалювання при запалюванні в камерах згоряння

Залежно від конструкції та віку автомобіля, несправності можуть бути викликані несправністю проводів високої напруги, несправністю кришки запалювання або несправністю окремих котушок запалювання:

• Залишки незгорілого палива потрапляють у каталізатор і пошкоджують його
• Неправильне налаштування кута запалювання

Надмірне займання затримує температуру каталізатора приблизно до 1000 °C і робить його вразливим.

У міру старіння двигуна поршневі кільця зношуються, через що частинки згорілої моторної оливи потрапляють у каталізатор. Кокс, що утворюється при горінні моторної оливи, закупорює канали каталізатора.

Часта або переважна їзда по місту значно скорочує термін служби каталізатора.

Погано відрегульоване газове обладнання також прискорює знос цього елемента.

Запуск двигуна шляхом штовхання автомобіля — це також призводить до потрапляння незгорілого палива в каталітичний нейтралізатор і його пошкодження.

Механічні пошкодження: удар днищем автомобіля об виступаючий елемент може зігнути кузов і пошкодити внутрішню обшивку.

Ознаки несправності або зносу каталізатора

Деренчання під час руху — коли внутрішній вкладиш каталізатора тріснув і розбився. При досягненні певної швидкості загоряється індикатор «Перевірити двигун». З часом світло загоряється зі все меншою швидкістю. Коли автомобіль підключений до діагностичного приладу, зазвичай виявляється помилка PO420 (низька продуктивність каталізатора). «Задуха» двигуна: іноді його потужність знижується, іноді він може тріснути — це говорить про те, що каталізатор забитий. Знижена потужність двигуна. Можливе збільшення витрати палива. Не всі з перерахованих нижче симптомів виникають при виході з ладу каталізатора.

Вартість ремонту пошкодженого автомобільного каталітичного нейтралізатора

Як це робиться? Які варіанти є у водія? Видаліть каталізатор. Замініть каталізатор на новий — оригінальний, замінний або універсальний. Замініть використаний каталізатор. Давайте розглянемо всі можливості.

Видалення каталізатора. Чи можна зняти каталітичний нейтралізатор автомобіля?

Ні. Закон забороняє видаляти каталітичний нейтралізатор. Якщо техогляд покаже, що каталітичний нейтралізатор був знятий з транспортного засобу, на транспортний засіб не видають дозвіл на рух. Автомобіль без каталітичного нейтралізатора не відповідає вимогам норм викидів. Однак не важко знайти компанії, які займаються видаленням каталізатора. Сам каталітичний нейтралізатор є лише частковою мірою, оскільки датчики кисню виявляють, що його немає, і перемикають двигун в аварійний режим.

Замість каталізаторів встановлюють так звані резонатори — вони у вигляді каталізатора, а металеві перегородки всередині них полегшують відведення відпрацьованих газів. Також необхідно перепрограмувати автомобільний комп’ютер, щоб другий датчик кисню не переводив двигун в аварійний режим. На практиці також використовується просте технічне рішення для другого датчика кисню — датчик зі спеціальним металевим елементом монтується так, щоб він не занурювався в потік відпрацьованих газів. Резонатор коштує від 40 євро. Зняття каталізатора — від 40 до 50 євро за сам винос і більше, якщо в майстерні перепрограмують комп’ютер, щоб переплутати датчик кисню. При купівлі вживаного автомобіля необхідно враховувати каталізатор. Не виключено, що колишній власник його зняв і покупець понесе незаплановані витрати.

Заміна каталізатора на новий — оригінальний, замінний або універсальний

Це найдорожчий вибір, але водночас найнадійніший і довговічний. При правильних умовах вони витримують до 200 тис. км — такі ж, як і для початкової установки.

Скільки коштує такий каталізатор? Усе залежить від моделі автомобіля і версії двигуна. Оригінальні каталізатори в авторизованих автосервісах коштують від 800 євро (за одиницю). Фірмові замінники від 400 євро доступні у великих дистриб’юторів запчастин. Вони досить довговічні. Найдешевшими є універсальні каталізатори, які коштують від 150 євро (залежно від розміру та норми викидів). Вони не дуже довговічні. Доступні спеціальні вкладиші для каталітичних нейтралізаторів, встановлених усередині випускного колектора. На жаль, заміна дорога, тому що механіку доводиться розібрати колектор, розрізати його і дістатися до вкладиша. Для того щоб вставити нову вставку, іноді доводиться розрізати сам корпус.

Заміна стандартних каталізаторів коштує від 30 до 150 євро (+ ціна каталізатора). Виконується таким чином: від’єднуються штекери кисневих датчиків (вони можуть бути розташовані в середньому тунелі, поруч з коробкою передач), вся вихлопна система демонтується, старий каталізатор вирізається кутовою шліфувальною машиною, новий каталізатор приварюється замість старого каталізатора (можливо, знадобиться встановити кілька додаткових проміжних продуктів), встановлюється ​​вихлопна система, підключаються датчики кисню.

Заміна може спричинити додаткові витрати, оскільки гумові кронштейни вихлопної системи можуть бути сильно зношеними. Необережний механік може відкрутити кисневий датчик (іноді його потрібно відкрутити при встановленні в корпус каталізатора) або від’єднати кабель датчика.

Як підбирається каталізатор для автомобіля?

Необхідні такі дані:

• марка автомобіля, модель, рік випуску;
• версія двигуна, обсяг, потужність;
• швидкість викидів; діаметр вихлопної труби;
• розміри та форма (зазвичай вторинні дані, за винятком каталітичних нейтралізаторів).

Як зменшити витрати на заміну каталізатора?

• Старий знятий каталізатор можна продати. Ціна залежить від ступеня зносу.
• Замінити каталізатор на вживаний. Цей спосіб ремонту є найбільш ризикованим. Вживані каталізатори зазвичай купують у компаній, що продають вживані автозапчастини, або через рекламу в Інтернеті. Вони не найдешевші і за встановлення доводиться платити так само, як і за нові. Ми ніколи не знаємо, який стан каталізатора, і через деякий час він перестане працювати. Якщо ми хочемо заощадити, краще рішення — купити найдешевший новий універсальний каталізатор.

Motointegrator