Как катализатор попадает в двигатель

Почему катализатор — главная причина задиров в цилиндрах двигателях Kia/Hyundai — G4NA, G4NH и G4KD?

В статье мы расскажем о каталитическом нейтрализаторе отработанных газов (катализаторе), как об одной из основных причин, которая может приводить к появлению задиров (механический износ) на поверхности стенок цилиндров в корейских бензиновых двигателях Киа/Хендай системы DOHC (Double Over Head Camshaft) семейств Theta и Nu серий G4NH, G4KD, G4NC, G4NA и G4ND, которые устанавливаются на популярные модели, такие как: Kia Sportage, Kia Seltos, Kia Optima, Hyundai Tucson, Hyundai Creta, Hyundai Sonata, Hyundai Elantra и на многие другие машины автоконцерна.

Рассмотрение вопроса, касающегося того, как влияет катализатор на появление задиров в моторе, мы провели на примере, своего автомобиля Kia Sportage (4-го поколения), выпущенного в сентябре 2017 года и оснащенного бензиновым двигателем 2.0 DOHC серии G4NA с маслофорсунками. Итак, сразу отметим, что в корейских автомобилях, которые компонуются бензиновыми силовыми агрегатами с объемами 1.6, 1.8 и 2.0 литра, с 2016 года устанавливается 2 катализатора — первый сразу за двигателем, а второй посередине выхлопной трубы (магистральный).

По мнению большинства специалистов, на появление задиров влияет именно первый, так сказать выходной катализатор, который располагается сразу за мотором на выпускном коллекторе. Про него то, мы и будем говорить в нашей статье. Итак, давайте сперва освежим в памяти, что из себя представляет типовой катализатор.

Каталитический нейтрализатор — это один из ключевых элементов любого современного авто, который оснащен двс (двигателем внутреннего сгорания). С виду катализатор является особого неприглядной деталью, однако именно эта запасная часть уберегает окружающую среду от вредных выбросов. Катализатор в корейских автомобилях входит в систему впрыска отработанных газов, который зачастую располагается сразу за выпускным коллектором или непосредственно на нем. Данный компонент силовой установки очень плотно контактирует с двигателем. В катализатор попадает раскаленный выхлоп, выходящий из мотора и проходящий через коллектор. После прохождения нейтрализатора, выхлопные газы замедляются, охлаждаются и очищаются от вредных веществ, а затем проходят дальше катализатор на выхлопной трубе, попадают в резонатор и выходят на 90% очищенными в окружающую среду из глушителя.

Главный компонент любого катализатора располагается в его сердцевине. Именно в ней находится массивный керамический блок (фильтр), состоящий из множества мелких сот, на стенки которых нанесены драгоценные металлы, такие как палладий, платины, иридий и родий.

Таким образом, при касании вредных отработанных газов о стенки сот катализатора, химически активные составляющие сгорают и выводятся из глушителя в виде безвредного углекислого газа. Так, например, напыленный на соты катализатора палладий и платина играют в устройстве роль своеобразного окислителя, который предназначен для ускорения горения углеводородов. Фильтрующий керамический блок помещен в специальный металлических кожух, внутри которого имеется необходимый слой теплоизоляции.

Катализатор нейтралитического действия не просто улавливает, а затем останавливает вредные химические активные соединения, но также и напрямую воздействует на функционирование силового агрегата автомобиля. Справочно заметим, что сигналы с установленных на катализаторе датчиков (датчики расположены, как на входе, так и на выходе устройства), постоянно считываются бортовым компьютером автомобиля и помогают мотору наиболее оптимальным образом сбалансировать рабочую топливно-воздушную смесь.

Наиболее частой причиной выхода из строя нейтрализатора является механическое повреждение устройства, причем, как внешнего воздействия, так и внутреннего. Как правило, механическое повреждение катализатора приводит к деформации его корпуса. Стоит заметить, что сердцевина катализатора — это хрупкие керамические пористые соты с тонкими стенками, которые очень легко крошатся, причем даже при небольших физических нагрузках. Однако в корейских автомобилях выходные катализаторы зачастую крошатся из-за неверно подобранного материала и ошибочного расположения самого устройства, в следствии чего керамические соты имеют свойство самостоятельно разрушаться под воздействием высоких температур, а обломки засасывает обратно в коллектор и в цилиндры соответственно, где они и входят в пагубное взаимодействие с поршнями, нанося повышенный износ, как стенкам цилиндров (возникают углубления — бороздки), так и самим поршням (как на фото ниже).

Кроме того, всегда нужно помнить, что несвоевременный ремонт каталитического нейтрализатора также опасен, так как мелкие крошки керамики попадая в выпускной тракт напрямую залетают в рабочую область цилиндров силового агрегата. Как мы сказали ранее керамические частицы повреждают стенки цилиндров (царапают поверхность), вызывая задиры, что в последствии выводит мотор из стабильно работающего состояния в аварийное. Если двигатель в дополнение оснащен турбиной, то от керамического мусора также может пострадать и она.

Заметим, что дополнительный нагрев выпускного тракта может привести к деформациям головы блока цилиндров (ГБЦ), что также достаточно сильно уменьшает срок службы мотора. Как правило, керамическая сердцевина катализатора в корейских двигателях начинает разваливаться на небольших пробегах (начиная с 35-40 тысяч километров и даже раньше), особенно это касается мотора семейства Theta серии G4KD (не оснащен маслофорсунками). Разрушение керамических сот в катализаторе зачастую происходит со стороны двигателя, именно в этом месте многие специалисты чаще всего обнаруживают обломанные осколки и расплавленную часть. Самое интересное то, что в большинстве случаев ошибка на приборной панели, свидетельствующая о проблемах в системе двигателя не загорается, при этом катализатор продолжает постепенно разваливаться, причем, в прямом смысле этого слова, теряя с каждым километром пробега свою эффективность и засоряя цилиндры опасным для них мусором.

Довольно часто в запущенных ситуациях (задиры прогрессируют во всех четырех цилиндрах), силовая установка начинает потреблять масло в большом количестве, то есть начинается жор масла и появляются отчетливые металлические стуки со стороны моторного отсека на холостых оборотах. Таким образом, как рекомендуют многие автомеханики, если двигатель корейского производства после 50-60 тысяч километров не начнет чрезмерно потреблять масло и стучать на холодную, то это совсем не означает, что у него нет задиров, просто они еще не дошли до критического состояния, при этом с вероятностью в 85-90% можно сказать точно — керамическая сердцевина катализатора уже начала разрушаться, направляя свои обломки непосредственно в цилиндры.

Почему у практически новых автомобилей существует такая большая вероятность появления задиров? Как утверждают многие независимые эксперты, автоконцерн Kia/Hyundai нарочно (сознательно) производит недоработанные бензиновые моторы, в которые на стадии разработки внедряют брак, как в виде не качественного материала тех или иных деталей (мягкая поверхность колодцев цилиндров, хрупкая керамика катализатора), так и в виде конструкторских недоделок (близкое расположение к двс катализатора, неправильная форма поршней, колец и цилиндров), от чего в последствии страдают десятки, если не сотни тысяч автовладельцев (точной статистики по задирам до сих пор нет). Одно можно утверждать точно, «задиристые» моторы постепенно приобретают массовый характер, причем независимо от частоты маслосервиса и качества расходников, применяемых при регламентном обслуживании.

Кроме того, многие новоиспеченные автовладельцы считают, что двигатели новой линейки «NU» серии G4NA, G4NC и G4ND спасены от задиров, благодаря наличию в их моторах маслофорсунок, которые охлаждают поршни. К сожалению, это не так. Маслофорсунки способны незначительно отодвинуть сроки появления задиров, но не более того. Получается, что задиры — это уже, в какой-то степени массовая проблема, которая может проявится при любом пробеге, даже на малом, при любой эксплуатации и на подавляющем большинстве моделей Киа/Хендай, которые находятся в производстве с 2010 года и поставляются на рынок стран Таможенного Союза (Россия, Беларусь и Казахстан).

Как защитить свой двигатель от задиров? Наверняка спасет от задиров корейский мотор — это удаление каталитического нейтрализатора, установленного на выпускном коллекторе и монтаж вместо него специального пламегасителя, причем, чем раньше это будет сделано, тем дольше проживет двс без задиров. Установка пламегасителя поспособствует снижению температуры отработанных газов, благодаря чему долговечность выхлопной системы не чуть не изменится. Как правило, кроме скрытого монтажа пламегасителя в корпус коллектора, необходимо еще сделать специальный чип-тюнинг (тюнинговая прошивка содержит контрольные параметры заводской программы), что позволит полностью сохранить гарантию дилера на транспортное средство, так как все сварные швы на коллекторе довольно быстро покроются грязью, что делает их незаметными.

А теперь давайте наглядно посмотрим на пример катализатора, который прошел около 40 тысяч километров (на фото ниже). Как можем видеть, керамические соты со стороны мотора уже вовсю начали разваливаться. А теперь представьте, для появления задиров, достаточно лишь нескольких осколков, которые затянутся в цилиндры силового агрегата. Таким образом, если появятся задиры в моторе, то зачастую у автовладельца останется всего 2 сценария развития событий: капитальный ремонт двигателя с помощью гильзования и замена двс на контрактный или новый.

Как происходит удаление катализатора и, что это даст автовладельцу корейца? Подробно рассказывать про демонтаж выпускного коллектора на наш взгляд смысла нет, тут и так все понятно (снимается коллектор и разрезается болгаркой, а затем дрелью высверливается керамическая сердцевина, чтобы не осталось от нее ровным счетом ничего).

После того, как полость коллектора будет полностью очищена от сот катализатора, в его корпус вставляется пламегаситель (специалисты рекомендуют к установке производителя MG Race), желательно из нержавейки. Затем происходит соединение корпуса выпускного коллектора и пламегасителя при помощи аргонной сварки.

После установки пламегасителя, все разрезанные части выпускного коллектора соединяются. Рекомендуем при соединении частей выпускного коллектора использовать именно аргонную сварку, так как только сможет обеспечить прочность и стойкость к коррозии сварных швов. Примерно через 12-14 дней все сварные швы на выпускном коллекторе, как правило, равномерно покрываются грязью и приобретают похожий цвет на саму деталь. Если планируется гарантийное обращение к дилеру, то не стоит волноваться, сварные швы даже через неделю почти не будут заметны, да и навряд ли дилер захочет пачкать свои руки и лезть под днище выяснять причину изменений на выпускном коллекторе.

Благодаря удалению каталика, на 92% исключается возможная поломка силовой установки, в следствии попадания в цилиндры осколков сот катализатора. Кроме того, чип-тюнинг, который зачастую делается при удалении катализатора, улучшит показатели разгона и общей динамики автомобиля (педаль газа будет работать без пауз, более отзывчиво, а автомат начнет переключать передачи незаметно), а расход топлива заметно снизится. При все при этом, дилерская гарантия на авто будет сохранена, так как установленная прошивка будет определяться, как заводская, а сварные швы будут попросту незаметны.

В заключении отметим, что по мнению многих автомобильных экспертов, если мы своевременно, согласно регламенту обслуживания завода изготовителя осуществляем маслосервис с заменой всех необходимых фильтров каждые 7-9 тысяч километров пробега, плюс ко всему удалили катализатор, то корейский двигатель (G4KD, G4NA, G4ND и G4NC) способен отработать до капитального ремонта или замены не менее 320-330 тысяч километров без разного рода задиров, хотя на практике, этот срок может быть увеличен и до 430-500 тысяч километров пробега.

ИСТОЧНИК МАТЕРИАЛА — НАШ КАНАЛ ЯНДЕКС ДЗЕН

Источник

Катализатор выхлопных газов. Мифы и заблуждения.

Катализатор (не котолизатор — это совсем другое устройство и для других целей…), он же каталитический нейтрализатор, каталитический преобразователь или каталитический конвертер — это устройство в выхлопной системе автомобиля направленное на снижение токсичных выбросов в атмосферу путем восстановления оксидов азота до азота и кислорода, дожига угарного газа и несгоревших углеводородов. В химии катализатор — это вещество ускоряющее или вызывающее химическую реакцию, но само при этом на расходующееся. Такими веществами являются медь, никель, золото, палладий, родий, хром и большинство драгоценных и редких металлических элементов. Принцип работы автомобильного катализатора как раз и основан на способности веществ-катализаторов к ускорению химических реакций. Чаще всего расположен катализатор сразу после приемной трубы, однако иногда его устанавливают прямо на приемной трубе, т.н. катколлектор. Делают это для более быстрого прогрева, так как эффективно работает он только при температурах свыше 300-400С. Однако большой минус такого расположения слишком высокие температуры в рабочем режиме и неприлично маленький срок службы катализатора.

Основные вещества, присутствующие в выхлопе, являются безвредными.

Однако процесс горения не совершенен и помимо безвредных веществ при работе двигателя выделяются крайне токсичные, канцерогенные и довольно вредные для людей вещества.

углеводороды (CHx)
оксиды азота (NOx)
окись углерода (CO)

Современные катализаторы являются трехкомпонентными, т.е. оснащены тремя каталитическими преобразователями, по одному на каждое вещество, которое необходимо снизить. Трехкомпонентный катализатор представляет собой металлический корпус из нержавеющей стали, в котором находится «сотовая» керамическая 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, которое что удивительно дешевле других металлов-катализаторов). Керамическая конструкция более распространена, так как дешевле в производстве, однако у такой конструкции есть большой минус — хрупкость. Достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты треснули и осыпались. В каталитических преобразователях используются два вида катализаторов: восстанавливающий и окислительный.

Восстанавливающий катализатор использует платину и родий, чтобы уменьшить выбросы оксидов азота. Когда молекула оксида или двуокиси азота встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород. Атом азота же связывается с другим атомом азота, образуя газообразный азот N2.
Окислительный катализатор уменьшает количество несгоревшего топлива СН и окиси углерода СО путем их сжигания (окисления) с помощью платины и палладия. Этот катализатор также помогает оксиду углерода вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ. В упрощенном виде эти химические реакции выглядят следующим образом:

Вследствие этих реакций токсичные, вредные вещества CO, CHx и NOx восстанавливаются или окисляются в безвредную воду H2O, азот N2 и углекислый газ CO2.

Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с сокращением выбросов NOx. Одна из причин в том, что дизельные двигатели сами по себе функционируют в более низком температурном режиме, чем бензиновые, а преобразователи работают лучше при нагреве. Ведущие эксперты в области «зеленого» автомобилестроения придумали новую выхлопную систему, которая помогает исправить этот недостаток. Они впрыскивают водный раствор мочевины в выхлопную трубу до того, как газы достигнут преобразователя. При этом возникает химическая реакция, которая уменьшает количество NOx. Карбамид, также известный как мочевина — органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода. Его можно обнаружить в моче млекопитающих и земноводных, что и объясняет такое название. Мочевина реагирует с NOx с получением азота и водяного пара, снижая количество оксидов азота в выхлопных газах дизельных двигателей более чем на 90 процентов.

Причины выхода катализатора из строя.

Для керамических катализаторов:

-Удар, например, о камень (достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты рассыпались).
-Попадание воды на раскаленный катализатор, например, если заехать в лужу на прогретой машине (также может привести к тому, что соты рассыпятся).
-Неисправность в системе зажигания. Если при пуске двигателя не происходит воспламенение, то топливо может попасть в приемную трубу, а затем и в катализатор и бензин может взорваться в катализаторе (что также может привести к тому, что соты рассыпятся), многократные пропуски зажигания быстро разрушают и даже оплавляют катализатор.

Для всех катализаторов:

-Некачественный (низкое октановое число, содержание смол, дизтоплива) и этилированный бензин.
-Попадание паров и частиц несгоревшего масла (зола не имеет значения) быстро забивают соты.
-Попадание в катализатор антифриза или «левых» жидкостей для промывки топливной системы.
-Переобогощенная топливно-воздушная смесь покрывает катализатор сажей и забивает его.
-Долгая работа двигателя на холостом ходу, пробочная езда, постоянные автозапуски и прогревы.

Признаки неисправного катализатора

-Автомобиль начинает «тупить», ухудшаются динамические характеристики, автомобиль перестает «тянуть», плавают обороты на холостом ходу, двигатель может не разгоняться выше определенных оборотов, катализатор может раскалиться докрасна и даже оплавиться кожух.
-Двигатель начинает «дизелить», громко и жестко работать (сильный подпор выхлопным газам).
-Характерный звон и дребезжание в районе катализатора (соты катализатора рассыпались).
-При перегазовке из выхлопа высыпается «крупа» или белая-серая пыль — частицы катализатора.

Катализаторы не подлежат ремонту, а только замене на родной, либо на универсальный аналог. Также возможна замена катализатора на пламегаситель, с ухудшением норм экологичности до Евро-0 с невозможностью въезда в города большинства цивилизованных стран.

Предпочтительней ставить универсальный катализатор:

-Если автомобиль младше 5-10 лет.
-Если вы не хотите загрязнять атмосферу.
-Если вы планируете выезжать за границу.
-Если вы самостоятельно проходите техосмотр.
-Если работа ДВС без катализатора имеет сложности.

В других случаях более предпочтителен недорогой вариант с пламегасителем и обманкой либо прошивкой.

Средний срок службы современных катколлекторов (находящихся в непосредственной близости к ДВС) около 100-150т.км., катализаторов который устанавливаются снизу авто, после «паука», не менее 250т.км. Нередки случаи жизни катализаторов более 500т.км., только у старых авто, разработки 90х годов, сейчас такое не встречается и считают за чудо, если катализатор прожил 250-300т.км. Все дело в толщине и прочности керамики — раньше не экономили…

Заблуждения и мифы по поводу катализаторов.

-Вопреки расхожим мнениям гаражных, диванных аналитегов и автомастеров, осыпающийся катализатор не может навредить двигателю, вызвать абразивный износ, даже с фазовращателями на впуске и выпуске и катколлектором. Подсос керамической пыли в двигатель попросту НЕВОЗМОЖЕН, особенно если углубиться и посмотреть диаграммы работы двигателя. Выпускные клапана на этапе впуска закрыты ВСЕГДА, когда давление в выхлопной системе превышает давление в камере сгорания. Поэтому керамическая пыль не может попасть в камеру сгорания и наделать задиров на юбках поршня и хоне цилиндров. Тем более при разборках таких двигателей (которые имеют явные задиры и разрушенный катализатор) никакие впрессованные частицы или частицы в масле или фильтрах нигде обнаружены не были. Максимум что может сделать катализатор — постепенно разрушиться и улететь в атмосферу, а вот последнее совершенно не полезно для людей, микрочастицы катализаторной пыли, попадая в легкие (вместе с сажей от дизельных двигателей и пылью выбитой шипами из асфальта) навсегда остаются там и постепенно, накапливаясь — вызывают СИЛИКОЗ, с рубцеванием и разрушением тканей легких и провоцированием развития рака. Как вам такой расклад — любители «псевдозеленых» технологий? Небольшое количество окисей азота и углеводородов покажутся просто страшилкой. Поэтому при малейших признаках разрушения — удаляйте катализатор, меняйте на пламегаситель, спасите жизни окружающих от керамической пыли.

-Вопреки все зеленеющим технологиям, при прогреве двигателя (особенно в мороз) катализатор не работает вообще, а для более быстрого прогрева комп начинает жутко богатить смесь. Адская углеводородная вонища с утра у стоянок (у некоторых богатит аж до черного коптящего дыма в самом начале прогрева — что там про безвредный выхлоп с катализатором?) от только что заведенной машины не только от того что катализатор не работает (если он еще есть…), но и от богатой смеси, предназначенной для прогрева этого самого катализатора. Выходит что авто, комп которых рассчитан на быстрый прогрев катализатора при запуске — загрязняет атмосферу гораздо сильнее, чем те, у которых катализатора нет изначально!

—Правильно рассчитанный инжекторный двигатель, с широкополосной лямбдой, а также двигатель с непосредственным впрыском в катализаторе не нуждаются совершенно. Их выхлоп в нормальных режимах работы, а также при прогреве не содержит ничего вредного (высоких температур нет — окиси азота отсутствуют, смесь чуть бедная или нормальная, поэтому СО и СН в выхлопе тоже не будет), исключая режим работы с «прогревом» катализатора. Особенно бесполезен катализатор ДВС с непосредственным впрыском, т.к. их режимы работы предполагают почти постоянное обеднение смеси с разным соотношением воздух/топливо, вредные выбросы таких двигателей — минимальны.

-Наличие катализатора в системе приводит к росту расхода топлива (при прогреве и при низких температурах — к существенному росту, т.к. катализатор греется несгоревшим топливом), снижению момента и мощности (из-за дополнительного сопротивления в выхлопе), снижению надежности всей системы в целом и добавляет дополнительных расходов на поддержание всей систем в работоспособном состоянии — дополнительные дорогие лямбда-зонды, собственно сами катализаторы, усложнение конструкции выхлопной системы, вместе с ее утяжелением. Думаю многие заметили, что чем «экологичней» автомобиль — тем он дороже…

Вместо того, чтобы правильно настраивать двигатели и исключать появления в выхлопе окисей азота, углеводородов и моноксида углерода (таких способов сейчас существует огромное количество), производители навешали болванок с керамикой, которые еще и нужно прогревать несгоревшим топливом и повышенной температурой выхлопных газов. Т.е. мы жертвуем расходом топлива и ресурсом всей системы лишь ради того, чтобы катализатор всегда был нагрет как минимум до 300-400С, чтобы он мог дожигать несгоревшее топливо, которое подается с избытком для прогрева этого самого катализатора! Идиотизм, да и только…

Т.о. катализатор выхлопных газов был бы очень полезен во времена карбюраторных двигателей с постоянно богатой смесью и плавающей стехиометрией, из-за отсутствия нормальной обратной связи. Но в современных двигателях, очень точно регулирующих смесь до десятых долей %, имеющих широкополостные лямбда-зонды, высокоточные форсунки, а то и непосредственный впрыск применение катализаторов единственное — получение сертификата Евро с все возрастающей цифрой…к сожалению, все современные «экологичные и зеленые» системы и нормы придуманы лишь для одного — извлечения прибыли, из потребителей, организаций, автопроизводителей и всех остальных…все это не борьба за экологию…это борьба ЗА БАБЛО.

Источник