Катализатор, благо или горе?

При нормальном качестве топлива и нормальной регулировке двигателя выхлопные газы спокойно проходят через эти каналы и очищаются. Но когда двигатель «нюхнет» отечественного топлива и вдобавок ко всему «вздрогнет» от регулировок «дяди Васи - крутого спеца по Жигулям», - кто может гарантировать, что после всего этого, например, из-за неправильно выставленного угла опережения зажигания не повысится температура выхлопных газов, или в глушитель не будет «лить» бензин неисправная форсунка, от чего импортная керамика начнет потихоньку «спекаться» и закрывать эти тонкие каналы. Что далее? А вот тут и начнет возникать эффект «картошки в глушителе».

Располагается катализатор в выхлопной трубе между двигателем и глушителем, есть там такое утолщение, закрытое снизу (обязательно!) дополнительным экраном, потому что иногда бывает такое, что при сильном нагреве катализатора он раскаляется почти докрасна. Из некоторого опыта можно сказать, что у катализатора бывает ТРИ состояния: -Рабочее -Полурабочее -Нерабочее.

А теперь можно рассмотреть все эти три состояния и как ведет себя машина (двигатель) при каждом из них. В рабочем состоянии и описывать-то нечего. Машина работает нормально, лампочка перегрева катализатора на панели приборов не загорается при работе двигателя, претензий ни к чему нет.

В «полурабочем» состоянии начинаются некоторые проблемы. В один прекрасный день Вы обнаруживаете, что машина стала вести себя как-то не так: и тяга куда-то пропала (или временами пропадает) и… - но лучше все эти «непонятки» разбить по пунктам:

  • Временами (или всегда) пропадает тяга и «приемистость» машины на больших оборотах; вчера вот «тянула» нормально, а сегодня ее вроде бы что-то «за зад держит».
  • По утрам, да и в состоянии «на горячую» машина стала заводиться все хуже и хуже, двигатель приходится долго «гонять» стартером, что бы завелся.
  • Иногда «куда-то пропадают обороты»: Вы давите на педаль газа, а стрелка тахометра с трудом добирается до двух или четырех тысяч и там останавливается. Ваш кошелек стремительно пустеет – машина начинает прямо-таки «жрать» бензин.

Если чисто субъективно, то возможна еще такая проверка - подтверждение «полурабочего» состояния. Когда у Вас начались подобные проблемы, надо завести двигатель и «утопить» педаль до упора. Если двигатель начнет медленно поднимать обороты и остановится где-то на двух-трех тысячах, а дальше - ни в какую, то мы опять на верном пути. Хотя справедливости ради, надо отметить, что подобный эффект может возникать и при плохой работе топливного насоса, но там еще есть немножко другие эффекты – а это уже другая статья.

В «нерабочем» состоянии машина может вести себя таким образом:

  • Заводится долго, а когда заведется – то глохнет почти сразу же или не заводится вообще, т.е. даже не «схватывает».

Вот это – «третье состояние» проверить просто: надо в момент заведения машины подойти к выхлопной трубе и посмотреть (почувствовать, например, приложенной рукой) – идут оттуда выхлопные газы или нет.

Есть еще один способ проверки «забитости» катализатора. Для этого надо просто выкрутить одну из свечей и попытаться завести двигатель. Если при этом двигатель заведется, «взревет» - вперед под машину, на катализатор.

Вопросы экологии и покупки нового катализатора мы не рассматриваем – 99.9% просто удаляют его, а не бегут покупать новый за «сотку баксов». При выполнении данной работы надо учитывать, что в 90% гаек «прикипели намертво». Поэтому, прежде чем набрасываться на них с инструментом – не пожалейте денег на «преобразователь ржавчины».

Хочется предостеречь от распространенной ошибки при удалении катализатора: всегда удаляйте весь и полностью, а не пробивайте только отверстие. Кто даст гарантию, что через какое-то время это отверстие не забьется лопнувшим и отвалившимся куском.

После удаления внимательно осмотрите с «переноской» внутренность той емкости, в которой находился катализатор и Вы увидите «прикипевшую» к поверхности металлическую сеточку, одну или несколько. Ее удаляйте тоже.

В принципе так же можно просто вырезать банки катализатора и вварить гофровую трубу. Во-первых - это даст вам нежесткое соединение двигателя и выпускной системы, а во-вторых - у вас будет дополнительное охлаждение газов.

Следует помнить, что на некоторых моделях машин (например, Nissan Maxima с двигателем VG-30) имеется два катализатора, «большой» и «маленький», расположенные рядом. «Забитый» катализатор дает эффект «картошки в глушителе», как образно и точно названо данное состояние. Но не будем забывать, что «картошка в глушителе» может и не быть забитым катализатором, особенно после зимы или долгой стоянки. Был случай, когда данный эффект возник из-за того, что в глушитель набился снег, замерз и только после того, как корпус глушителя был интенсивно разогрет, - оттуда потекла вода…

Но это не беда, при любых проблемах с катализатором всегда можно удалить его и воспользоваться эмулятором катализатора, что позволит снизить расход топлива и вернуть реальную мощность двигателя.

О настроенном выпуске

Первым необходимым условием дозарядки цилиндров с помощью ударных волн надо назвать существование достаточно широкой зоны перекрытия. Строго говоря, нас интересует не столько сама ширина фазы, сколько интервал времени, когда оба клапана открыты. Без особых разъяснений понятно, что при постоянной фазе с увеличением скорости вращения время уменьшается.

   Из этого автоматически следует, что при настройке выпускной системы на определённые обороты одним из варьируемых параметров будет ширина фазы перекрытия. Чем выше обороты, тем шире нужна фаза. Из практики можно сказать, что фаза перекрытия менее 70 градусов не позволит иметь заметный эффект, а значение для настроенных на обычные 6.000 об/мин систем составляет 80 — 90 градусов

  Второе условие уже определили. Это необходимость вернуть к выпускному клапану ударную волну. Причем в многоцилиндровых двигателях вовсе необязательно возвращать ее в тот цилиндр, который ее сгенерировал. Более того, выгодно возвращать ее, а точнее, использовать в следующем по порядку работы цилиндре. Дело в том, что скорость распространения ударных волн в выпускных трубах — есть скорость звука. Для того чтобы возвратить ударную волну к выпускному клапану того же цилиндра, предположим, на скорости вращения 6.000 об/мин, надо расположить отражатель на расстоянии примерно 3,3 метра. Путь, который пройдет ударная волна за время двух оборотов коленчатого вала при этой частоте, составляет 6,6 метра. Это путь до отражателя и обратно. Отражателем может служить, например, резкое многократное увеличение площади трубы. Лучший вариант — срез трубы в атмосферу. Или, наоборот, уменьшение сечения в виде конуса, сопла Лаваля или, совсем грубо, в виде шайбы. Однако мы договорились, что различные элементы, уменьшающие сечение, нам неинтересны. Таким образом, настроенная на 6.000 об/мин выпускная система предполагаемой конструкции для, например, четырехцилиндрового двигателя будет выглядеть как четыре трубы, отходящие от выпускных окон каждого цилиндра, желательно прямые, длиной 3,3 метра каждая. У такой конструкции есть целый ряд существенных недостатков. Во-первых, маловероятно, что под кузовом, например, «Гольфа» длиной 4 метра или даже «Ауди А6» длиной 4,8 метра возможно разместить такую систему. Опять же, глушитель все-таки нужен. Тогда мы должны концы четырех труб ввести в банку достаточно большого объема, с близкими к открытой атмосфере акустическими характеристиками. Из этой банки надо вывести газоотводную трубу, которую необходимо оснастить глушителем.

  Короче, такого типа система для автомобиля не подходит. Хотя справедливости ради надо сказать, что на двухтактных четырехцилиндровых мотоциклетных моторах для кольцевых гонок она применяется. Для двухтактного мотора, работающего на частоте выше 12.000 об/мин, длина труб сокращается более чем в четыре раза и составляет примерно 0,7 метра, что вполне разумно даже для мотоцикла.

  Вернемся к нашим автомобильным двигателям. Сократить геометрические размеры выпускной системы, настроенной на те же 6.000 об/мин, вполне можно, если мы будем использовать ударную волну следующим по порядку работы цилиндром. Фаза выпуска в нем наступит для трехцилиндрового мотора через 240 градусов поворота коленчатого вала, для четырехцилиндрового — через 180 градусов, для шестицилиндрового — через 120 и для восьмицилиндрового — через 90. Соответственно, интервал времени, а следовательно, и длина отводящей от выпускного окна трубы пропорционально уменьшается и для, например, четырехцилиндрового двигателя сократится в четыре раза, что составит 0,82 метра. Стандартное в таком случае решение — всем известный и желанный «паук». Конструкция его проста. Четыре так называемые первичные трубы, отводящие газы от цилиндров, плавно изгибаясь и приближаясь друг к другу под небольшим углом, соединяются в одну вторичную трубу, имеющую площадь сечения в два-три раза больше, чем одна первичная. Длина от выпускных клапанов до места соединения нам уже известна — для 6.000 об/мин примерно 820 мм. Работа такого «паука» состоит в том, что следующий за ударной волной скачок разрежения, достигая места соединения всех труб, начинает распространяться в обратном направлении в остальные три трубы. В следующем по порядку работы цилиндре в фазе выпуска скачок разрежения выполнит нужную для нас работу.

  Тут надо сказать, что существенное влияние на работу выпускной системы оказывает также длина вторичной трубы. Если конец вторичной трубы выпущен в атмосферу, то импульсы атмосферного давления будут распространяться во вторичной трубе навстречу импульсам, сгенерированным двигателем. Суть настройки длины вторичной трубы состоит в том, чтобы избежать одновременного появления в месте соединения труб импульса разрежения и обратного импульса атмосферного давления. На практике длина вторичной трубы слегка отличается от длины первичных труб. Для систем, которые будут иметь дальше глушитель, на конце вторичной трубы необходимо разместить максимального объема и максимальной площади сечения банку с поглощающим покрытием внутри. Эта банка должна как можно лучше воспроизводить акустические характеристики бесконечной величины воздушного пространства. Следующие за этой банкой элементы выпускной системы, т.е. трубы и глушители, не оказывают никакого воздействия на резонансные свойства выпускной системы. Их конструкцию, влияние на сопротивление потоку, на уровень и тембр шума мы уже обсудили. Чем ниже избыточное давление они обеспечат, тем лучше.

Катализатор

Катализатор представляет собой керамическую сотовую конструкцию, которая увеличивает площадь контакта выхлопных газов с поверхностью покрытом тонким слоем платино-иридиевого сплава. Недогоревшие остатки (CO,CH,NO) касаясь поверхности каталитического слоя, окисляются до конца кислородом, присутствующим так же в выхлопных газах. В результате реакции выделяется тепло, разогревающее катализатор и, тем самым, активизируется реакция окисления. В конечном итоге на выходе из катализатора (исправного) выхлопные газы имеют концентрацию СО2.

Именно СО2 на выходе является причиной наличия катализатора в выхлопной системе. Данная концентрация соответствует нормам ЕС! Более того. Наличие катализатора при эксплуатации автомобиля в России приносит его владельцу больше проблем и головной боли.
Но это не беда, при любых проблемах с катализатором всегда можно выкинуть его и воспользоваться эмулятором катализатора, что позволит снизить расход топлива и вернуть реальную мощность двигателя.

С чем это связано?

1. Во-первых к нам в страну далеко не всегда прибывают только новые иномарки с минимальным пробегом. Срок службы катализатора при правильной эксплуатации (имеется ввиду использование качественных нефтепродуктов) сопоставим со 100-120 тыс. км пробега автомобиля, после чего рекомендуется его замена, что вполне естественно. Катализатор выполняет фильтрующие свойства, а фильтры, как известно надо менять.

Дальнейшее использование катализатора вполне допустимо (чем и занимаются у нас в России), однако надо четко представлять, что у Вас в выхлопной системе присутствует элемент далеко не со 100-%-ной пропускной способностью. К этому сроку на стенках сот уже осела сажа и продукты недогоревшего масла, которые существенно препятствуют выхлопным газам.

2. Заправляетесь Вы на наших российских заправках!

Не секрет, что не всегда Вам на заправке заливают качественный бензин, а ведь это - одна из основных основополагающих нормальной работы катализатора. Для катализатора этилированный бензин смертелен. В результате попадания тетраэтилсвинца в катализатор соты оплавляются, залипают и проходимость выхлопных газов практически прекращается. По сути, происходит тоже самое, что и при забитии сот сажей и продуктами недогоревшего масла, только гораздо быстрее.

Некачественный бензин -основная опасность для катализатора!!!

Очень обидно бывает за владельцев автомобилей, которые даже не наездили 70-80 тыс.км, а катализаторы уже испорчены. Естественно у человека не возникает никакого желания покупать новые дорогостоящие (действительно дорогостоящие - стоимость нового штатного катализатора от 450$) детали, не имея абсолютно никакой уверенности в том, что, поставив их и покатавшись неделю-другую, он не столкнется с той же проблемой.

3. В третьих - наши дороги. Как ни крути, а керамические соты достаточно хрупкий материал и при сильном ударе может треснуть и расколоться. В результате удара соты отходят от стенок катализатора, начинают дребезжать и перемещаться внутри корпуса, в результате чего окончательно раскалываются и рассыпаются, разлетаясь по всей выхлопной системе. Помните для катализатора смертельно, если машина долго не заводится, потому что бензин накапливается в катализаторе и когда машина, наконец, завелась, внутри просходитмини-взрыв, что приводит к разрушению катализатора. По той причине нельзя чтобы машина "подъедала" масло.

Какие же признаки неисправного катализатора?

Существуют два варианта неисправности катализатора:

От времени катализатор "забился", т.е. уменьшилась пропускная способность выхлопных газов. Признаками такого случая является ощущение того, что машина не "тянет", происходит ухудшение динамики разгона и мощности автомобиля, иногда плавает стрелка оборотов на холостом ходу

Второй вариант более критичный - т.е. катализатор уже разрушился и Вас беспокоит звук либо дребезжание рассыпавшихся керамичение сот или гудение пустого бочка.

Какие же вариаты существуют для решения проблемы катализатора?

На машины объемом до 2 л. самый приемлимый вариант это установка универсального пламегасителя (60-80$). То есть, вместо Вашего катализатора устанавливается бочок пламегасителя более приспособленная для выполнения функции разбивания первичного потока выхлопных газов и облегчение работы основного резонатора (одна из функций катализатора, кроме дожигания).

Есть более качественный и дорогой вариант (от 100$), который применяется для машин объемом от 2-ух литров: пламегаситель большего объема из нержавейки и покрытый специальным пластиковым составом. Для данных пламегасителей не страшна наша зима со соляным раствором на улицах.

Возможна установка универсального катализатора (160$), который вваривается вместо бочка штатного катализатора.

Пламегаситель или катализатор? Преимущества и недостатки.

Что же выбрать пламегаситель или катализатор и, почему вообще, вместо катализатора предлагается пламегаситель. Рассмотрим работу катализатора: он выполняет две основные функции - дожигает СО и СH до экологичесски-чистых CO2 и безвредных азотистых соединений, что соответствует нормам ЕЕС и, вторая довольно важная функции - это разбивает поток выхлопных газов, т.е. является первичным резонатором (пламегасителем). Штатный катализатор очень дорогой (от 450$), и у нас в стране не является необходимым - у нас более либеральные экологичесские нормы; иномарка с нормально работающим двигателем попадает с запасом в нормы CO, CH, разрешенные у нас в стране даже без катализатора. Поэтому возникает вопрос: Что поставить вместо катализатора?

Можно поставить универсальный катализатор, который значительно дешевле штатного (например, катализатор фирмы Bosal стоит 120$). Плюсы - Ваша машина настроена на работу с катализатором, минусы - катализатор в России долго не живет (плохой бензин, плохие дороги)

Поэтому все-таки установка пламегасителя вместо катализатора, наиболее оптимальный вариант для иномарок в нашей стране. Плюсы - хорошее соотношение цена-качество; выполняет одну из 2-ух важных функций катализатора, минусы - худшие экологические нормы ( у нас в стране не карается). Если на вашем автомобиле используется второй датчик кислорода (лямбда-зонд) - при удалении или замене катализатора Вам непременно нужно установить эмулятор катализатора