Катализатор в машине: для чего он нужен и что делать, если сломался

Катализатор — узел выпускной системы, который превращает угарный газ, несгоревшие углеводороды и оксиды азота в углекислый газ, воду и азот. Работает он прогретым, примерно от 400 °C. Следят за ним два датчика кислорода: до него и после. Признаки неисправности — Check Engine с кодом P0420 или P0430, провал на разгоне, дребезг под днищем. Часто, кроме лампы, ничего не заметно. Ниже — как он устроен, как его проверить до покупки новой детали и что грозит, если ездить без него.

Зачем в машине катализатор

Катализатор, или каталитический нейтрализатор, снижает токсичность выхлопа. Основной катализатор встроен в выпускной коллектор или стоит в трубе рядом с мотором. Близко к двигателю его ставят потому, что для нормальной работы ему нужно около 400 °C, а там газы горячее.

Катализаторов в машине часто несколько. Дальше по трубе бывает второй, под днищем. У моторов с двумя рядами цилиндров, например V6 или V8, передних катализаторов два. Датчиками на большинстве машин, по данным Samarins, контролируют только передние. Поэтому при поломке важно понять, какой именно катализатор неисправен.

На бензиновых машинах стоят трёхкомпонентные катализаторы. Название — по числу веществ, с которыми они работают: углеводороды (CH), угарный газ (CO) и оксиды азота (NOx). На выходе получаются углекислый газ, вода и азот.

Нормы выхлопа для машин в эксплуатации задаёт техрегламент Таможенного союза ТР ТС 018/2011, приложение 8. Если производитель не указал свои значения, действует таблица 9.1. Для бензиновых и газовых машин экологического класса 3 и выше с системой нейтрализации предел по угарному газу на холостом ходу — 0,3 % на минимальных оборотах и 0,2 % на повышенных. Выхлоп сверх норм — неисправность из Перечня, с которой эксплуатация запрещена (п. 8.1).

Катализатор и глушитель — разные детали. Глушитель снижает шум выхлопа. Катализатор меняет химический состав газов. Обе детали входят в одну выпускную систему.

Как работает катализатор изнутри

Снаружи катализатор — корпус из нержавеющей стали с термической прокладкой на стенках. Внутри — блок с тонкими сотами, керамический или металлический. Соты покрыты катализаторами, обычно это платина, палладий и родий. Катализатор — вещество, которое запускает реакцию, но сам в ней не расходуется.

Катализаторы внутри двух видов. Восстанавливающий — платина и родий — разлагает оксиды азота на азот и кислород. На окислительном — обычно платина и палладий — этот кислород соединяется с несгоревшими углеводородами и угарным газом. Получаются углекислый газ и вода.

Холодный катализатор работает плохо. По данным Википедии, машины с катализатором выбрасывают большую часть всех своих вредных веществ в первые пять минут работы мотора, пока катализатор не прогрелся. Короткие поездки вредят и самой детали: Samarins пишет, что катализатор часто забивается у машин, которые ездят только на короткие расстояния.

Второе условие — правильная смесь. Лучше всего катализатор работает, когда воздуха ровно столько, сколько нужно для полного сгорания топлива. Для бензина это примерно 14,7 части воздуха на 1 часть топлива. Держать такую смесь блоку управления помогает первый датчик кислорода, он стоит до катализатора. Второй датчик, после катализатора, следит, насколько хорошо тот работает.

Когда смесь уходит от этой точки, эффективность быстро падает. В бедной смеси хуже восстанавливаются оксиды азота. В богатой хуже окисляются угарный газ и углеводороды.

Срок службы катализатора сокращают неисправности мотора. Samarins называет такие:

• —мотор ест масло — катализатор дожигает его и перегревается;
• —пропуски зажигания или течь форсунки — в катализатор летит несгоревшее топливо;
• —охлаждающая жидкость попадает в цилиндры через прокладку головки блока;
• —смесь слишком бедная, например из-за подсоса воздуха или неисправного датчика массового расхода воздуха.

Какие бывают катализаторы

Основа сот бывает керамической или металлической.

Керамика встречается чаще, потому что дешевле. По английской Википедии, в большинстве катализаторов это кордиерит. Главный минус керамики — хрупкость. Русская Википедия пишет, что небольшого удара достаточно, чтобы керамические соты осыпались.

Металлические соты делают из фольги жаростойкого сплава железа, хрома и алюминия (FeCrAl). Их ставят там, где нужна особенно высокая стойкость к нагреву.

Есть и деление по месту в выпуске. На некоторых машинах передний катализатор называют прогревочным, по-английски warm-up. Он стоит у самого коллектора и быстрее нагревается. Ошибки по нему пишутся отдельными кодами, о них ниже.

Как понять, что катализатор сломался?

Кроме ошибок по катализатору, Samarins описывает такие проблемы:

• —забивается — из-за плохого бензина, расхода масла, утечек охлаждающей жидкости;
• —прогорает, оплавляется или рассыпается изнутри;
• —получает повреждения: трещины, следы перегрева, сломанный патрубок коллектора, если катализатор встроен в него;
• —его крадут — тогда после пуска выхлоп вдруг становится громким.

Признаки неисправности по Samarins:

• —Check Engine с кодом P0420, P0430, P0421 или P0431. Часто других симптомов нет, машина едет как обычно.
• —Провал на разгоне. На холостых мотор работает ровно, а при наборе оборотов вязнет. Так проявляется забитый катализатор. Мотор при этом может перегреваться.
• —Растёт расход. По Википедии, неисправный катализатор может мешать выходу газов, а это сказывается и на динамике, и на расходе топлива.
• —Дребезг, будто внутри катаются камешки. Рассыпалась керамическая основа.
• —Выхлоп громче обычного. Катализатор прогорел.
• —Запах несгоревшего топлива из выхлопной трубы.
• —Жар из-под капота или щелчки после остановки мотора. Катализатор перегревается.

Отдельно про запах тухлых яиц. Это сероводород. По Википедии, он образуется в катализаторе в побочных реакциях, а топливо с низким содержанием серы эту проблему убирает или уменьшает. Сера ещё и отравляет катализатор. Samarins называет загрязнение серой из топлива среди причин кода P0420.

С дребезгом тянуть не стоит. Samarins предупреждает, что на некоторых машинах куски разрушенной керамики затягивает обратно в цилиндры, и они царапают стенки.

Ошибка P0420: всегда ли виноват катализатор?

P0420 означает, что эффективность катализатора ниже порога, банк 1. Банк 1 — ряд цилиндров, в котором стоит первый цилиндр. У моторов с двумя рядами цилиндров, например V6 или V8, есть банк 2, для него та же ошибка пишется как P0430. P0421 и P0431 — то же для прогревочного катализатора. Samarins приводит в пример Mazda, Honda и Mitsubishi.

Код ставит блок управления. Он сравнивает сигналы первого и второго датчиков кислорода и по ним рассчитывает, сколько кислорода катализатор способен запасать. Если меньше нормы, блок записывает код и зажигает Check Engine.

У исправного катализатора сигнал первого датчика всё время скачет, а сигнал второго держится ровно. У неисправного второй повторяет первый: катализатор работает почти как пустая труба.

Причины P0420 по Samarins:

По опыту Samarins, в большинстве случаев эти коды всё же даёт отказавший катализатор. Но Samarins советует найти и то, что вывело его из строя: иначе новый катализатор тоже откажет.

Как проверить катализатор до замены

Начинают с сервисных бюллетеней производителя. Samarins приводит случаи, когда вместо замены катализатора предписан более дешёвый ремонт:

• —некоторые модели Mazda, бюллетень 01-010/16: при коде P0421 и катализаторе, исправном по проверке, — перепрограммировать блок управления;
• —Acura TLX 2015–2017, бюллетень 19-049: при P0420 — обновить программу блока;
• —Ford Expedition и Lincoln Navigator 2020–2021, бюллетень 21-2381: очистить катализатор от серы особым режимом езды.

Затем устраняют утечки выхлопа рядом с катализатором и проверяют саму деталь. Порядок и режимы проверки задаёт процедура производителя конкретной машины. Способы, которые описывает Samarins:

Пара примеров из практики Samarins. На исправном катализаторе GMC Sierra на холостых труба до него показала около 174 °C, после — почти 204 °C. А на малопробежном Ford, который ездил только короткими поездками, код P0420 после сброса и поездки по трассе в разных режимах не вернулся.

Можно ли ездить без катализатора и что за это грозит?

Вопрос возникает, когда катализатор забился, мотор потерял тягу, а замена стоит недёшево. Так ситуацию описывает «За рулём».

Тягу в этом случае отнимает неисправный катализатор. Современные исправные катализаторы, по Википедии, заметно не ограничивают поток выхлопа.

Без катализатора блок видит, что второй датчик повторяет первый, и пишет P0420. Выхлоп при этом не очищается. Для закона важны выхлоп и конструкция машины, а не ошибка в памяти блока. Почему прошивка Евро 2 этого не меняет, разобрано в отдельной статье.

Техрегламент ТР ТС 018/2011 (п. 6) называет изменением конструкции исключение предусмотренных или установку не предусмотренных конструкцией машины составных частей, выполненные после её выпуска в обращение и влияющие на безопасность дорожного движения. Для машин в эксплуатации приложение 8 говорит прямо: «Не допускается внесение изменений в конструкцию системы выпуска отработавших газов» (п. 9.10).

В октябре 2026 года Алтайское УФАС, возбуждая дело о рекламе удаления катализаторов, пояснило: катализатор входит в конструкцию автомобиля, и его удаление «может рассматриваться как изменение конструкции машины, за которое предусмотрена административная ответственность».

Когда эксплуатация запрещена, определяет Перечень неисправностей и условий. Это приложение к Основным положениям по допуску транспортных средств к эксплуатации (постановление Правительства № 1090). К составу выхлопа, системе выпуска и переделкам конструкции относятся три пункта:

• —8.1 — содержание вредных веществ в выхлопе и дымность превышают нормы техрегламента. Такую неисправность выявляют приборами.
• —8.2 — системы питания и выпуска отработавших газов некомплектны и негерметичны.
• —9.10 — в конструкцию внесены изменения в нарушение Правил внесения изменений в конструкцию (постановление Правительства № 413 от 6 апреля 2019 года).

На техосмотре выхлоп сверяют с нормами техрегламента. Пункт 27 обязательных требований к машинам на техосмотре (приложение № 1 к Правилам проведения техосмотра, постановление Правительства № 1434) отсылает к пунктам 9.1 и 9.2 приложения 8 ТР ТС 018/2011.

Ремонт или замена катализатора: во что обойдётся деталь

Samarins начинает с главного: выяснить, почему катализатор отказал. Если мотор ест масло или у него другой дефект и причину не устранили, новый катализатор долго не проживёт.

Потом выбирают деталь. Samarins описывает четыре варианта:

Если датчик кислорода в старом катализаторе прикипел и не выкручивается без повреждения, его меняют вместе с катализатором.

Для любого варианта действуют те же требования: изменений в конструкции системы выпуска техрегламент не допускает (п. 9.10 приложения 8 ТР ТС 018/2011), а выхлоп после ремонта должен укладываться в нормы.

Единого прайса нет. Цена зависит от варианта детали, от того, сколько катализаторов в выпуске и какой из них отказал, встроен ли катализатор в коллектор, нужен ли новый датчик. Работа, по оценке Samarins, на обычной машине с четырёхцилиндровым мотором занимает 1,5–2 нормо-часа. К этому добавляются деталь, крепёж и диагностика.

Деталь дорогая из-за начинки. Mentoday объясняет цену драгоценными металлами в катализаторе: платиной, палладием и родием.

После замены проверяют результат. Ошибки стирают, после контрольной поездки снова читают память блока и смотрят сигнал второго датчика: у исправного катализатора он ровный. «За рулём», разбирая сверление забитого катализатора, называет единственным разумным выходом установку нового.

Как продлить жизнь катализатору

Катализатор губят неисправности мотора, яды из топлива и масла, короткие поездки. Отсюда и меры.

• —Зажигание. Свечи и катушки меняйте по регламенту. Пропуски зажигания отправляют в катализатор несгоревшее топливо. По Википедии, это поднимает температуру катализатора и грозит расплавлением сот.
• —Масло. Если мотор ест масло, катализатор дожигает его и перегревается. Фосфор из противоизносных присадок масла тоже отравляет катализатор. В 2004 году лимит фосфора в маслах ввели спецификации API SM и ILSAC GF-4. Масло берите той спецификации, которую требует производитель.
• —Охлаждающая жидкость. Её течь в цилиндры повреждает катализатор. Кремний, который попадает в выхлоп при такой течи, Википедия называет одним из катализаторных ядов.
• —Топливо. Яды для катализатора — свинец, сера и марганец. Марганец попадает в выхлоп в основном из присадки к бензину MMT. Плохой бензин Samarins называет и среди причин закупорки.
• —Смесь. Ошибки по смеси и датчикам не откладывайте. Слишком бедная смесь, по Samarins, тоже сокращает срок службы катализатора.
• —Режим езды. Если машина ездит только короткими отрезками, катализатор чаще забивается.

Коротко: что делать с катализатором

Check Engine с P0420 или P0430 — повод для диагностики, а не сразу для покупки детали. Начинают с бюллетеней производителя и утечек выхлопа, потом смотрят сигналы датчиков и противодавление.

По опыту Samarins, чаще всего код всё же означает отказ катализатора. Отказ ускоряют расход масла, пропуски зажигания, течь охлаждающей жидкости в цилиндры, бедная смесь. Пока причину не устранили, новый катализатор проживёт недолго.

Законный путь — исправный катализатор. Изменений в конструкции системы выпуска у машин в эксплуатации техрегламент не допускает.

Если горит Check Engine с кодом по катализатору или машина потеряла тягу, начните с диагностики. Оставьте заявку: подскажем, как найти причину ошибки.

Частые вопросы

Источники

• —КоАП РФ, статья 12.5 — КонсультантПлюс
• —КоАП РФ, статья 8.23 «Эксплуатация механических транспортных средств с превышением нормативов содержания загрязняющих веществ в выбросах либо нормативов уровня шума» — КонсультантПлюс
• —Перечень неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств, разделы 8 и 9 — КонсультантПлюс
• —Обязательные требования безопасности при техосмотре (постановление Правительства № 1434, приложение № 1), раздел VI «Двигатель и его системы» — КонсультантПлюс
• —ТР ТС 018/2011 «О безопасности колесных транспортных средств», раздел II «Определения» и приложение 8 — Параграф
• —Реклама тюнинг-ателье в Барнауле привлекла внимание алтайского УФАС — Амител
• —Сверлить или менять: что скрывает «дешевый» ремонт катализатора — За рулём
• —Почему за удаление катализатора можно получить штраф — Mentoday
• —Catalytic Converter: Problems, Symptoms, Testing, Replacement Options — Samarins
• —Code P0420 Catalyst Efficiency Below Threshold (Bank 1) — Samarins
• —Catalytic converter — Википедия (англ.)
• —Каталитический конвертер — Википедия
• —Muffler — Википедия (англ.)