Температура катализатора
Принцип действия каталитического нейтрализатора выхлопных газов основан на осуществлении химической реакции под воздействием тепла. Если автомобиль используется в обычном режиме и двигатель успевает прогреваться, то нейтрализатор расщепляет опасные соединения. Если авто передвигается на короткие дистанции с частым глушением ДВС (в транспортном заторе), то выделяется недостаточно тепла для осуществления химических реакций.
Сбои двигателя, экстремально жаркие погодные условия, постоянные перегрузки режима движения авто приводят к превышению допустимой температурной нормы в выхлопной системе, отчего автокат быстрее выходит из строя.
Какая рабочая температура катализатора?
Температура катализатора автомобиля может колебаться от +300 до +800°С, это считается нормой. В таких условиях опасные соединения, содержащиеся в выхлопе, распадаются под воздействием катализирующего покрытия сот. Выходящие вместе с водяным паром токсичные оксиды углерода и азота расщепляются до углекислого газа и молекулярного азота. Реакции химической трансформации соединений запускает сплав драгметаллов из элементов платиновой группы: родий, палладий, платина, золото. Он нанесен тонким слоем на внутреннюю поверхность сот. Состав активно работает в допустимых температурных пределах, но остро реагирует на отклонения от нормы.
Какая температура катализатора влияет на срок службы?
Вопрос оплавления нейтрализатора живо обсуждается на форумах автолюбителей. Есть те, кто считает, что фильтрующая матрица плавится и затрудняет выход газов. Другие утверждают, что керамика жаропрочная и выдерживает температурные нагрузки автомобиля. Но дело вовсе не в свойствах керамических сот, а в функциональности нанесенной на них каталитической пленки. Драгоценный сплав действительно оплавляется, если работает при +900°С и выше.
На что влияет низкая температура работы катализатора?
Говоря о низких показателях, химики имеют ввиду все, что ниже 250-300°С. Этот барьер служит стартом для запуска химических процессов. Недостаточно активная работа двигателя, краткие акты включения-выключения зажигания приводят к тому, что выхлоп не очищается, а соты автоката забиваются. Нормальная температура катализатора важна для автомобилей с дизельным двигателем, так как в них запускается процедура регенерации (самоочищения сот) при высокой тепловой активности. Частые случаи передвижения на непрогретом ДВС приводят к невозможности самостоятельного выжигания сажи, копоти и приводят автокат (сажевый фильтр) в нерабочее состояние.
Каталитический нейтрализатор: чудовище под днищем
Каталитические нейтрализаторы начали применять еще в прошлом веке для снижения токсичности отработавших газов автомобильного двигателя с искровым зажиганием.
Керамические соты каталитического нейтрализатора
Каталитический нейтрализатор работает без расхода активного вещества. В современных автомобилях с нормами токсичности Евро-4 и Евро-5 каталитические нейтрализаторы располагают максимально близко к выпускным отверстиям и крепят шпильками или болтами через прокладку к головке блока цилиндров.
Каталитический нейтрализатор (катколлектор)
Столь тесное соседство массивного и горячего каталитического нейтрализатора с двигателем затрудняет компоновку моторного отсека и приводит к повышению температуры в подкапотном пространстве. Но зато прогрев активной зоны катколлектора после пуска двигателя происходит быстрее. Ведь только прогретый катализатор способен эффективно очищать отработавшие газы. Каталитические реакции эффективно идут только при температуре свыше 300 градусов Цельсия.
Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора
Для правильной работы системы перед каталитическим блоком и сразу за ним устанавливают кислородные датчики (лямбда-зонды). Стоящий до нейтрализатора датчик называют управляющим, а установленный после — диагностическим.
В мировой практике используется и другое расположение каталитического нейтрализатора. Такая схема с расположением бочонка каталитического нейтрализатора под днищем автомобиля появилась на заре применения этого способа снижения токсичности отработавших газов и до сих пор используется, например, на автомобилях фирмы Renault при нормах Евро-4 и даже Евро-5.
Каталитический нейтрализатор
Система выпуска отработавших газов Lada 4×4
Каталитический нейтрализатор считается надежным элементом конструкции современного автомобиля, и производители не предусматривают регламента по его замене. То есть, по их мнению, срок службы катколлектора или элемента под днищем автомобиля должен быть равен сроку службы всего автомобиля. Тем не менее практика показала, что каталитические нейтрализаторы далеко не всегда служат безупречно.
Что может случиться с ней трализатором?
Первой неисправностью активного элемента катколлектора является его оплавление, проявляющееся в виде спекания сот и приводящее к затрудненному проходу отработавших газов. Обычно это происходит после того, как превышен порог температуры газов в 900 градусов.
Каталитический нейтрализатор
Второй возможный сценарий повреждения катколлектора — это разрушение керамики. Иными словами, она начинает крошиться.
Каталитический нейтрализатор
И третий — это просто забитый продуктами неполного сгорания топлива и масла нейтрализатор, не дающий двигателю «дышать».
Каталитический нейтрализатор
Ряд производителей используют вместо керамической основы металлическую пористую структуру. В народе такое решение считают более прочным.
Каталитический нейтрализатор
Гораздо коварнее дефект, при котором частицы керамики начинают выкрашиваться с поверхности сот. Причиной разрушения керамики чаще всего является некачественное топливо, которое догорает на такте выпуска. Причем крошение начинается в самой горячей зоне, на кромках сот, расположенных ближе к двигателю.
При работе двигателя на разных режимах может происходить заброс части отработавших газов обратно в цилиндры двигателя. Керамическая пыль, являющаяся абразивом и попавшая с потоком газов в цилиндр, быстро выведет из строя поршневую группу и приведет к задирам на стенках цилиндров.
Впрочем, опасно это явление далеко не для всех двигателей. Мы даже не будем говорить про модели, у которых нейтрализатор вопреки общемировым тенденциям закреплен под днищем автомобиля, а потому вредоносным частицам пришлось бы преодолеть почти метр «против течения». Некоторые производители благодаря применению верных конструктивных решений избежали этих проблем или сумели вовремя их устранить.
Как дела с гарантией?
На фоне такого отношения к потребителю резко негативное отношение вызывает позиция, занятая концерном Kia. В сервисной книжке автомобилей этой марки до начала 2016 года красовалась надпись, что гарантийные обязательства на каталитический нейтрализатор простираются вплоть до 1(!) тысячи километров. Грубо говоря, на две заправки топливом, а потом «плохой русский бензин» может повредить каталитический нейтрализатор, но фирма за это уже не отвечает. Правда, с 2016 года гарантия на каталитический нейтрализатор была продлена до 150 тыс. км.
По мнению автора, гарантия на каталитический нейтрализатор должна быть продолжительностью не меньше, чем на автомобиль.
Теперь поподробнее рассмотрим, что следует и чего не следует делать владельцу автомобиля, чтобы нейтрализатор прослужил долго и счастливо.
Причины выхода из строя каталитического нейтрализатора:
- Плохое качество топлива — чаще всего с низким октановым числом. Система управления двигателем переходит на позднее зажигание. Это вызывает догорание смеси на выпуске и рост температуры отработавших газов.
- Неправильная работа системы зажигания (пропуски зажигания). Не сгоревшее в одном цилиндре топливо тут же поджигается и горит в нейтрализаторе.
- Механическое повреждение каталитического нейтрализатора. Повышенная вибрация силового агрегата и удары по катализатору приводят к крошению керамического блока.
- Термоудары. Мгновенное охлаждение раскаленного нейтрализатора при преодолении лужи, к примеру, может вызвать трещины керамического элемента.
- Неправильный состав топливовоздушной смеси, вызванный, например, неисправностью датчика кислорода. Тот же эффект вызовут негерметичные, льющие форсунки.
- Добавление присадок в бензин. Коктейли от непроверенных производителей или нарушение концентрации могут повышать температуру сгорания на выпуске.
- Самые новые конструкции двигателей с минимальной токсичностью запрограммированы на быстрый прогрев нейтрализатора. В условиях холодов для ускорения прогрева вначале блоки управления двигателем очень переобогащают смесь, которая догорает на поверхности нейтрализатора.
- В истории существовали откровенные дефекты конструкции нейтрализатора. Например, Suzuki проводила отзывную кампанию по сплошной замене нейтрализаторов на автомобилях SX4.
Из личного опыта
Вторая половина девяностых. Я работал менеджером по автопарку в коммерческой фирме. Шеф вызывает и говорит: Карину (Toyota Carina Е) продавать будем. Езжай на мойку, и чтоб двигатель блестел, как…
Toyota Carina Е
В общем, погорело и перестало. Вернулся к машине, открыл капот, вскрыл крышку распределителя, а там болото. Влагу вытер, просушил и добрался-таки до офиса. А теперь ответьте на вопрос: где, по-вашему, горело топливо?
А если все-таки конец?
Вышедший из строя каталитический нейтрализатор на негарантийной машине заменять оригинальным сможет и захочет далеко не каждый. Дорого это. Какие варианты развития событий?
- Просто выбить начинку из нейтрализатора. Это требует перепрошивки блока управления, чтобы он «закрыл глаза» на сигнал со второго кислородного датчика, либо установки механической или электронной обманки. Механическая представляет собой втулку, в которой закреплен кусочек каталитического нейтрализатора, а электронная просто имитирует правильный сигнал датчика кислорода.
- Выбить начинку и установить вместо нее пламягаситель. Он представляет собой несколько камер с отверстиями, служащими для снижения температуры и давления газов. Это несколько уменьшает шум и облегчает режим работы других элементов системы выпуска отработавших газов. «Мозги» автомобиля предстоит обмануть, как описано выше.
- Установить вместо керамического блока универсальный ремонтный каталитический нейтрализатор. Чаще всего на металлической, а не керамической основе. Степень очистки будет немного ниже, но «вредителями» вы себя чувствовать не будете.
Расскажите, а как происходило ваше общение с «чудовищем под днищем» — каталитическим нейтрализатором: работает, вырезан, заменен?
С «историями болезней» автомобилей прошлых поколений можно познакомиться, пройдя по ссылке.
Температура работы катализатора
Дорогие друзья, в данной статье я не "открываю Америку" и не подливаю масло в огонь о спорах причин выхода из строя катколлектора (далее — кат), выбора моторных масел и так далее. Ниже представлено только моё личное мнение, если буду не прав, то исправьте и дополните!
Итак, в сети всё больше говорят о катализаторе. А точнее, о катах на наших авто! Споры есть и будут о том, как можно убить катализатор, и убивает ли он ДВС! Лично моё мнение, что кат умирает после того, как нарушен режим работы ДВС, а не наоборот! Это следствие, а не причина. Но это лишь моё мнение, никому не навязываю.
Я очень трепетно отношусь к техническому состоянию любой техники, дабы я технарь, "гайки у меня всегда затянуты", масло меняется часто (7000 — 8000 км максимум), бензин только одного производителя (проверенного в моём регионе годами) и на одной заправке.
Я всё больше становлюсь сторонником того, что кат не убивает ДВС, а ДВС умирает по каким либо причинам и кат в дальнейшем "страдает" от этого. Кат умирает от повышенной температуры (в основном, на мой взгляд), но откуда берётся "жара", уже нужно искать.
По моим наблюдениям, причиной выхода из строя ката служит следующее (информация вся взята мною из блогов пользователей на drive2):
1. Расход (жор) масла в ДВС. Всем понятно, что при попадании в кат моторного масла, ничего хорошего из этого не выйдет. Кат забьётся, и как пирожок в печке спечётся. Почему так может быть? Тут вариантов много, но я бы выделил: перегрев ДВС (залягут кольца и так далее), неправильный выбор масла, либо масло оказалось подделкой. Я беру масло из бочки у ОД Shell Helix 5w-30 extra. Да, ресурс масла не велик, но для моего пробега между заменой (7-8т км) достаточно. По мере пробега щуп всегда на максимуме. Даже ОД мне заявили, что в исправном GAMMA ДВС и при правильно выбранном масле жор будет нулевым! Может и есть расход в 20-30 мл, но на щупе НИКАК не сказывается. Всегда на максимуме и точка.
Далее, возможно, что залегли кольца, что опять же приведёт к "жору" и спеканию ката. Исходя из этой причины, умерший кат — следствие, а не причина.
2. В камере сгорания топливо сгорает не полностью. Тут, собственно, всё понятно. Всё по аналогии с маслом: перегрев. По моим наблюдениям, такое происходит из-за некачественных (старых, бракованных, неподходящих) свечей, умерших катушках, смещения угла зажигания (привет прошивкам) при нашем качестве готовых нефтепродуктов. Вывод: умерший кат — следствие, а не причина.
3. Некачественный бензин, низкооктановый бензин и детонация. Топливо догарает в кате, кат перегревается, плавится и выходит из строя. Возможны задиры из-за детонации, масложорство и исход ясен. Вывод: умерший кат — следствие, а не причина. Исход и вывод, как в пункте 1 и 2.
4. Высокооктановый бензин и очень агрессивная езда. Думаю, что можно объединить. Возможно ли, что это будет причиной? Думаю, что да. Температура в кате неумолимо растет (ниже будут показатели), порог в 9хх градусов может быть преодолён. А дальше разрушение ката.
5. Долгий прогрев! Такая теория тоже есть, но я не совсем понимаю, с чем это связано.
6. Дефект производителя. Но на сколько это часто встречается?
Но как можно контролировать "здоровье" ката при том, что мы уверены в ДВС и его "здоровье" до того, как мы заправились, сменили масло, сменили свечи или помыли двигатель.
Можно сделать так:
1. Приобрести эндоскоп. Открутить лямбду и проверить соты. Это визуальный осмотр.
2. Контролировать уровень масла. Если нет жора, то значит это уже не может быть причиной.
3. Качество топлива можно проверить косвенно, если знать температуру выхлопных газов в катализаторе.
4. Да и про правильно выбранные свечи забывать не стоит.
В ближайшее время проверю эндоскопом обязательно. Лежит уже давно, руки никак не доходят. Щуп проверяется раз в 3 — 5 дней (привет опыт эксплуатации уаз хантер). Теперь привычка.
А вот температуру в кате я начал замерять недавно и было очень интересно наблюдать за нагревом ката на разных оборотах, простое и так далее:
Температура воздуха сегодня на момент теста (20.08.17) составляла 27-28 градусов в тени. Для теста я использовал "свежий" OBD сканер ELM 327 v1.5 из Китая и прекрасную программку для него на телефоне.
Вот мои наблюдения:
Кат прогревается моментально! Всё благодаря его расположению в коллекторе. За то время, как я завел авто и подключил настроенную прогу на телефоне к уже вставленному в разьем OBD сканеру (минута — полторы), температура была 330 градусов:
На более менее прогретом ДВС температура продолжила расти уже не так быстро и я покатился на первой передаче на отметке в 370 градусов:
Далее, езда не спеша на 1 — 3 (обороты не более 2000) передаче при выезде со двора:
Ну что, поехали по городу…езда строго спокойная, обороты 2000 — 2500, передачи 1 — 4 с учётом светофоров.
Температура при 2000 оборотах и на четвёртой передаче максимально составила 740 градусов:
При 2500 оборотах уже 765 градусов:
При остановке на светофорах (10 — 20 секунд) температура ката падает быстро и стоит на отметке в 620 градусов:
Далее, более агрессивная езда, быстрый набор оборотов, но не более 3000 оборотов, передачи те же 1 — 4 (выходной день, пробки, светофоры).
При переключении на 3000 оборотах и езде в этом же диапазоне, температура стремительно возрастает:
Не стал дальше проводить тест, видно, что температура в кате моментально меняется в зависимости от режима езды. Кстати, на трассе на 5 — 6 передаче и скорости в 70 — 90 км в час, кат имеет температуру не менее 850 градусов. Вот так.
Очевидно, что кат надо располагать дальше, чтобы не был такой горячий, но экология требует. Из этого видно, что даже одной заправки плохим бензином достаточно, чтобы получить перегрев ката. Особенно на трассе. Как ни странно.
Думаю, что свести к минимуму отмазки ОД от ремонта можно лишь обслуживая авто у того же ОД. Масло их, свечи их. При условии, что бензин будет хорошим, деваться им некуда… Мой ОД при использовании их расходников (естественно я не говорю о салонном фильтре, например) делает скидку на некоторые вещи, становится даже дешевле у них произвести работы ТО-1,5 у ОД. Решать Вам, деньги ВАШИ.