Катализатор: что это такое и для чего он нужен

Катализатор — это устройство, которое в обязательном порядке ставят на любой современный автомобиль. Иначе он не пройдёт сертификацию по экологическим показателям. Но бытует мнение, что каталитический нейтрализатор выхлопных газов (правильное название узла) на практике не слишком нужен, поэтому лучше при первой возможности от него избавиться, чтобы машина поехала бодрее и не подкинула проблем. Рассказываем, так ли это на самом деле, как устроен нейтрализатор, почему может сломаться, стоит ли заниматься его удалением или ремонтом, и по каким причинам некоторые сервисы предлагают удалить катализатор.

Простыми словами автомобильный катализатор (или каталитический нейтрализатор выхлопных газов) — это специальный фильтр, который снижает концентрацию вредных веществ в отработавших газах. Его монтируют в выпускном тракте машины для нейтрализации (в зависимости от «начинки» узла) вредных выбросов, в которые входят окись углерода (угарный газ CO), оксидов азота NOx и углеводородов CH. Способный взаимодействовать одновременно со всеми токсичными соединениями катализатор называют трёхкомпонентным.

Без многофункционального катализатора автомобиль не сможет соответствовать современным экологическим стандартам, обязательным даже в России. Временные послабления из-за дефицита сложных компонентов сертификации автомобилей начального экологического уровня «Евро-0», никак не сказались на нейтрализаторах. Это значит, что автомобильные катализаторы по-прежнему обязательны для всех машин, что влияет на прохождение техосмотра. Без катализатора на авто не выйдет получить заветный штамп.

Внешне каталитический нейтрализатор выхлопных газов напоминает обычный глушитель или резонатор: он выглядит как бочкообразное утолщение на выпускной трубе. Однако внутри спрятаны не лабиринтные каналы и трубки, а особые жаропрочные керамические или стальные сотовые картриджи. На них тончайшим слоем нанесены вещества-катализаторы, вроде платины, палладия или родия.

Как работает катализатор: покрытие из благородных металлов вступает в химическую реакцию с отработавшими газами, снижая токсичность выхлопа. При этом возникают два вида реакций:

• восстановительная — платина или родий восстанавливают оксиды азота до инертного состояния;
• окислительная — платина и палладий реагируют с угарным газом, и на выходе получается углекислый газ и водяной пар.
  

Угарный и углекислый газы — это не одно и тоже. У первого в формуле один атом кислорода — СО, и он вреден для экологии из-за своей токсичности. Углекислый газ содержит два атома кислорода — СО2. Это вещество содержится в атмосфере — как продукт дыхания людей и животных, который растения в процессе фотосинтеза преобразуют обратно в кислоррод. То есть, это во многом полезный газ, хоть и считается, что его избыток создаёт парниковый эффект.  

Катализаторы в автомобилях бывают двух видов:

1. Оригинальные. Устанавливаются на заводе-изготовителе. Стоят дорого из-за высокого содержания драгметаллов и сложного процесса изготовления. Они лучше справляются с очисткой выхлопных газов — снижают выбросы до 95%.
2. Универсальные. Изготавливаются сторонними производителями, подходят для большинства современных и старых автомобилей. Цена на них ниже, но и качество очистки чуть хуже — отсекают примерно 80-85% вредных веществ. При этом, если в машине установлен качественный универсальный катализатор, она спокойно пройдёт проверку на количество вредных выбросов.

Можно найти третий тип «катализатора» — пламегаситель. На самом деле это разные устройства. Пламегаситель снижает температуру выхлопных газов, но не фильтрует вредные вещества и не вступает с ними в химическую реакцию.

Самые строгие экологические нормы требуют, помимо прочего, распыления в систему очистки ещё и водного раствора мочевины (SCR), который также участвует в процессе нейтрализации ядовитых веществ, уменьшая концентрацию оксидов азота. Это особенно актуально для ДВС, работающих на обеднённых смесях (с избытком воздуха), — дизельных и некоторых бензиновых агрегатов с непосредственным впрыском. При этом современным моторам на солярке необходим ещё и сажевый фильтр, собирающий несгоревшие частицы топлива (углерод) и периодически выжигающий их кратковременным повышением температуры во время процесса регенерации. Зачастую все эти устройства компонуют в едином блоке.

Расположение, конфигурация и количество каталитических нейтрализаторов выхлопных газов зависят от конкретной модели автомобиля. На недорогом седане или кроссовере не первой свежести это может быть одно устройство у моторного щита или под днищем в районе переднего ряда сидений, а на современном спорткаре с объёмным V-образным двигателем — сразу несколько «банок», находящихся в том числе прямо в моторном отсеке.

Пример: Hyundai i30, выпуска 2016 года и младше. У этой модели два катализатора: один в выпускном коллекторе и дополнительный дожигатель выхлопных газов под днищем. У некоторых серий Mazda3 и Ford Focus II также встречаются последовательно установленные катализаторы. У автомобилей с 6- и 8-цилиндровыми двигателями может быть 3 и даже 4 катализатора, установленных параллельно. Примеры: Nissan Murano II и Maxima A32. Четыре «банки» имеют Volvo S80 второго поколения и XC90, а также все современные «мерседесы», за исключением 4-цилиндровых моделей. 

По идее, нейтрализатор не требует сервисного вмешательства (за исключением заправки в специальный бачок раствора мочевины, но обычно это делают во время планового ТО) и рассчитан на полный срок службы автомобиля. Однако нежное устройство очень чувствительно к условиям эксплуатации, качеству топлива и исправности двигателя. Неполадки в сопутствующих системах способны быстро сломать и сам катализатор.

Например, попытки запуска машины «с толкача», некорректно работающие форсунки, подающие слишком много топлива, некондиционные свечи, катушки или провода зажигания, вызывающие пропуски воспламенения в цилиндрах, могут привести к накоплению в катализаторе несгоревшего горючего. Когда оно в итоге вспыхивает, температура внутри корпуса резко возрастает, что в худшем случае приводит к оплавлению сот и полному или частичному выходу нейтрализатора из строя.

Разумеется, современная бортовая электроника старается за этим следить, прерывая подачу топлива в критических режимах. Но 100-процентной защиты компьютер обеспечить не может. Равно как не способен он предотвратить попадание в катализатор автомобиля остатков масла при сильно изношенной цилиндро-поршневой группе или вредных примесей типа свинца, если водитель предпочитает заправляться на некачественных АЗС или добавлять в бак различные присадки.

Кроме этого, на срок службы катализатора влияют стиль езды и качество дорог. Устройство может сломаться при наезде на препятствие — удар о камень, пень или неровности на дороге. Агрессивная езда тоже негативно влияет на состояние катализатора, может привести к его перегреву и быстрой поломке.

Нельзя игнорировать и естественный износ катализатора. Как бы аккуратно ни ухаживали за машиной, со временем микрослой редких металлов на сотах всё равно выгорает, а сами узкие соты забиваются продуктами износа двигателя. Так что рано или поздно система очистки отработавших газов попросит уделить ей внимание. В «группу риска» попадает любой старый автомобиль с пробегом далеко за 100 000 км.

Срок службы катализатора также зависит от материала «сот». Металлические могут потребовать замены через 100–150 тысяч километров пробега. Керамические же могут выйти из строя уже через 50 000 км. 

Обычно машина сама подсказывает, что с катализатором не всё в порядке. В комбинации приборов загорится лампа Check Engine, владелец отправит автомобиль на диагностику, а мастер техцентра по характерным кодам ошибок вычислит, где и почему произошёл сбой. На современных автомобилях бортовой компьютер контролирует качество очистки выхлопных газов с помощью кислородных датчиков (лямбда-зондов), установленных перед и после нейтрализатора.

Но серьёзные неисправности каталитического нейтрализатора выхлопных газов обычно сопровождаются и внешними проявлениями:

• неравномерная и жёсткая работа двигателя;
• снижение мощности и ощущение «сопротивления» при нажатии газа — машина «не едет»;
• двигатель плохо запускается, особенно с утра или после длительной стоянки; 
• увеличение расхода топлива;
• неравномерность выхлопа;
• дребезжание со стороны моторного отсека или днища автомобиля;
• сильный и неприятный запах из выхлопной трубы.

Но это всё косвенные признаки, которые появляются из-за большого количества других причин. Точная диагностика возможна только в условиях СТО и при наличии специального оборудования. 

Если затянуть с ремонтом, начинка катализатора в автомобиле может разрушиться окончательно и осколки или абразивная пыль (в случае керамического наполнителя) могут попасть в цилиндры. Итог — капитальный ремонт мотора.

Возможные катастрофические последствия разрушения каталитического нейтрализатора выхлопных газов вынуждают многих владельцев постгарантийных машин задумываться о радикальном решении проблемы — удалении капризного устройства. Подобное мнение успешно продвигают сообщества автолюбителей и заинтересованные техцентры. Обычно это мотивируют тем, что катализаторы якобы навязаны борцами за экологию, а без системы снижения токсичности выхлопа автомобиль получит большую мощность при меньшем расходе топлива. Владельцев также пугает стоимость потенциального ремонта: из-за редких металлов в составе катализатора оригинальные нейтрализаторы даже для «бюджетников» нередко стоят более 50 000 рублей.

Но в данном вопросе, кроме моральной (загрязнение воздуха) и юридической (легально техосмотр без нейтрализатора не пройти) сторон, следует учитывать, как работает катализатор в автомобиле. Просто так удалить нейтрализатор и выполнить установку на его место куска трубы не получится. Для корректной работы бортовой электроники придётся обращаться за устройствами, «обманывающими» лямбда-зонды, или за перепрошивкой блока управления двигателем. То, как стабильно после подобной операции будет ездить автомобиль, целиком и полностью зависит от квалификации специалиста. Иными словами, это лотерея. Поэтому если нет признаков разрушения катализатора, удалять устройство не стоит.

Кроме того, выпускной тракт рассчитан на определённые давление и температуру отработавших газов. Если заводского узла на месте не окажется, есть, хоть и небольшой, риск столкнуться с прогарами труб и повышенным шумом. Поэтому вместо катализатора обычно ставят примитивные «пламегасители» с несгораемым наполнителем вроде базальтовой ваты. И для каждой машины такое устройство придётся подбирать и приваривать индивидуально.

Но доступно и компромиссное решение — как по сложности реализации, так и по стоимости. В продаже попадаются универсальные (они же ремонтные) катализаторы, как правило, сделанные с применением недорогих материалов и без учёта индивидуальных особенностей автомобилей. Эффективность подобных нейтрализаторов — под большим вопросом. Да и установщикам обычно приходится повозиться, чтобы подогнать неоригинальное изделие. Но всё же это кажется более разумным, чем полный отказ от фильтров.

Есть ещё один способ — промывка катализатора с помощью водородной установки. Но он помогает на начальной стадии загрязнения, когда «соты» забились нагаром, но сами они целые и без признаков износа. Но если керамика потрескалась и начала крошится, а металл оплавился — каталитический нейтрализатор нужно менять.

Наличие или отсутствие катализатора легко проверяется обычным осмотром. Если устройство было удалено, то определить это можно по ряду признаков:

• вместо катализатора в машине установлен пламегаситель — внешне они отличаются;
• следы кустарной сварки на корпусе устройства;
• неприятный запах выхлопа — как у советских «жигулей», с катализатором он пахнет приличнее и чуть кисловато.

Наличие катализатора нужно проверять перед покупкой машины, чтобы не было проблем с постановкой автомобиля на учёт.

Существуют люди, готовые вырезать нейтрализаторы варварским способом и без ведома владельца автомобиля. Это жулики, зарабатывающие на добыче и продаже драгметаллов, которыми устройства снижения токсичности выхлопа весьма богаты.

Этот теневой бизнес достаточно прибыльный. И не только в России. В конце лета 2022 года в США поймали банду, которая промышляла хищениями катализаторов и таким образом обогатилась на 22 с лишним миллиона долларов. В нашей стране один грамм палладия стоит около 4000 рублей, платины — 2500 рублей, золота — 5000 рублей. Напыление этих металлов присутствует в катализаторе. 

Поэтому не стоит выкидывать даже неисправный нейтрализатор. Не исключено, что его ещё можно выгодно продать. И конечно, выполняйте базовые правила защиты от краж деталей: не бросайте автомобиль в тёмных, малолюдных местах, не оставляйте надолго без присмотра на открытых парковках без видеонаблюдения и проводите работы с катализатором только в проверенных автосервисах, где гарантированно не провернут процедуру по замене оригинального нейтрализатора на «обманку».