Катализаторы. Это реальное зло? И что есть спорт а что НЕ спорт?

Всем привет!

Хочу поделиться тремя объединёнными статьями от питерской компании MFStore, которые выкопал из архивов драйва. На мой взгляд, статьи весьма интересны и дают представление о том, что такое катализаторы, нужны они нам или нет, или нужны но какие и можно ли их заменить и что есть спортивные катализаторы…

Пожалуй будет много букв…

Катализатор — самый неоднозначный и поросший мифами элемент выхлопной системы. Это просто черная дыра в знаниях автомобилистов всей страны. Тысячи и тысячи людей заблуждаются на этот счет и еще больше просто обмануты при очередном визите на сервис.

Вернемся к заголовку. Итак, вопрос сегодня даже не стоит — катализаторам быть! Окончательно и безповоротно все автопроизводители оснащают автомобили катализаторами и законодательство большинства стран, в том числе и России, требует их наличия. Удаляя катализатор сегодня по глупой прихоти или по совету бестолкового слесаря — задумайтесь над написанным ниже.

1. Катализатор не дает реальной и ощутимой потери мощности и момента. Разница начинается от 2-3 л.с. на малых моторах до 15 л.с. на более мощных и объемных. В общем случае это лежит в пределах погрешности измерений. Удаление катализатора на стандартном серийном автомобиле не дает сколько нибудь ощутимых приростов в динамике. Это САМООБМАН. Последующие глушители "душат" мотор даже больше.

2. Катализатор по своей сути может полноправно называться глушителем. И надо заметить очень эффективным. В нем так же как и в любом глушителе или резонаторе идет превращение и рассеивание энергии выхлопных газов. На выходе из катализатора поток выхлопных газов холоднее и более ламинарный, чем на входе, энергия газов ниже и звук тише. Этот фактор очень существенный и из него вытекает еще несколько.

3. Катализатор предохраняет остальные элементы выхлопа от разрушения. Снижение энергии и пульсации газов на выходе из катализатора говорит о том, что следующий элемент выхлопа подвергается меньшим нагрузкам, как тепловым так и механическим. Добавьте сюда тот фактор, что сегдня проектировщики автомобилей все просчитывают на математических моделях и закладывают минимальный запас прочности в угоду экономии, и Вы четко поймете — удаление катализатора ведет к быстрой смерти всего выхлопа. Посмотрите стоимость оригинальной или даже не оригинальной выхлопной системы на Ваш автомобиль, и подумайте надо ли оно Вам.

4. Звук. Совершенно точно и однозначно удаление катализатора приводит к тому, что звук выхлопа становиться хуже, больше слышен в салоне, иногда кажется что появились посторонние звуки под капотом и под днищем. Больше треска, больше дребезга и все это нарастает по мере того, как начинают разрушаться глушители.

5. Это незаконно. Да да, у нас принято высокомерно насмехаться над законом, но тем не менее это так. И не далек тот день, когда наши законотворцы дойдут и до этого. И кто знает, как это будет реализованно и не придется ли всем тем, кто бездумно вырезал недешевый катализатор становиться в очердь на его установку обратно?

6. Это не экологично. Да, это тоже звучит смешно для здешних "гонщиков". Но подумайте вот о чем. Вы можете сами провести эксперимент и убедиться, что от автомобиля с исправным выхлопом и катализаторами намного меньше пахнет бензином и прочими прелестями, чем от такого же, с удаленными катализаторами. И вобщем масштабе Вам на это плевать. Но вспомните об этом когда вы прогуливаетесь со своим ребенком по забитому подземному паркингу или когда стоите второй час в пробке в тоннеле. Экология — это не только общий уровень загрязнения по городу. Локально Вы травите себя и окружающих в десятки раз сильнее.

7. Катализатор быстро выходит из строя и даже угрожает двигателю — это чушь. Катализатор не имеет изнашивающихся частей и НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ФИЛЬТРОМ, который что-то задерживает и накпаливает. В катализаторе идет химическая реакция, которая начинается при определенных температурах и при участии определенных химических элементов. Само активное вещество, которое собственно и является катализатором в химической реакции не расходуется в ходе этой реакции. Формально катализатор может работать вечно. Реально — спокойно переживает автомобиль с пробегом под 300 тысяч километров. Нынешние автомобили столько не живут…

8. Нет такой неисправности, как выход из строя катализатора. Выход из строя катализатора всегда является следствием проблем с двигателем. Запомините саму логику — если что-то не так с катализатором, то в этом виноват двигатель — подсос воздуха, расход масла, пропуски зажигания, неисправности ЭБУ, перепрошивка левыми программами, тосол в выпуске, масло в выпуске, бедная смесь, богатая смесь и еще десятки возможных неисправностей. Не устранив причину бороться со следствием бесполезно. Именно поэтому ни у кого нет гарантии на катализаторы, потому что сами по себе они не являются причиной проблем.

9. Удаление катализатора проще и дешевле, чем его замена. Это так же ложь! Да, оригинальные катализаторы могут быть очень дороги и заменить разрушенные на новые выйдет не дешево. Однако в мире не мало фирм вроде Magnaflow, продукцию которой мы представляем, которые производят неоригинальные катализаторы по более чем приемлемым ценам. Еще более дешевой альтернативой может быть замена катализатора на универсальный. В таком случае замена катализатора по цене может оказаться даже привлекательней, чем его удаление + прошивка, обманки и "пламегасители", которых мы коснемся отдельно.

10. Этот пункт вытекает из предыдущего. Многие думают, что неоригинальный катализатор это плохая идея и спасет от проблемы не на долго. Это не так. Если устранена причина выхода из строя родного катализатора мы с полной уверенностью можем сказать, что катализатор Magnaflow прослужит не меньше, чем оригинальный.

Итак, подведем итоги.

Мы категорически не советуем никому просто так, от нечего делать удалять катализаторы. К этому призывают все эти компании "выхлоп под мостом" на своих сайтах и баннерах, дабы обеспечить себя работой, подводя под это целые псевдо-теории о якобы полезности этой процедуры и вообще продвигая идею профилактического удаления катализаторов на всех автомобилях. Вам предлагают заплатить за то, что удалят из Вашей машины то, за что Вы уже заплатили при покупке. Подумайте об этом. Не мешайте машине работать…

Мы советуем менять катализатор на новый, в случае выхода его из строя. Если финансы позволяют — то конечно на оригинальный. Если есть желание сэкономить — на хороший рабочий неоригинал, но не в коем случае не на китайские игрушки, которые лишь внешне похожи на катализаторы.

Оригинальный катализатор и его аналог от Magnaflow. Вид немного разный, функциональность идентичная.
Если для Вашего авто нет полноценного неоригинального катализатора, то на абсолютно любой автомобиль можно установить универсальный катализатор, даже в случае сложных катализаторов, выполненных как одно целое с коллектором.

Универсальный катализатор не имеет никаких креплений и фланцев и может быть вварен в любую систему. Катализатор bolt-on имеет все необходимое для установке на конкретную модель.

Один из вариантов замены кат-коллектора.

Обманки и перепрошивка — очень спорный момент, т.к. Вы никогда точно не знаете, что именно изменено в программе и чем Вам обернется такая доработка. Вместо трат на катализатор Вы можете потерять гораздо больше, меняя в последствии выхлоп, получив проблемы с мотором из-за некорректной программы и тд.
Автомобиль, в котором минимум "колхоза" всегда более ликвидный на рынке при последующей продаже — это тоже стоит учитывать. Мало кто захочет покупать автомобиль, если узнает что его кто-то где-то когда-то зачем-то прошивал или еще как то сомнительно дорабатывал.

Продолжаем нашу беседу на тему катализаторов и в этот раз разбираемся с тем, как и чем катализатор реально мешает мотору и автомобилисту.

Итак, мы уже обозначили в прошлом материале, что ничего не бывает просто так и если катализатор поставили в выхлоп, "значит это кому нибудь нужно" и бездумно удалять его — не лучшая идея. Но за что их так не любят?

Сам катализатор правильно называть "каталитическим нейтрализатором", т.к. понятие "катализатор" относится к химии. Катализатором химики называют непосредственно то вещество, которое способствует протеканию химической реакции. Есть катализатор — реакция идет и синяя пробирка становится красной, нет катализатора — и как не взбалтывай пробирку реакция не начинается или идет очень вяло. Так же это работает и в выхлопе — есть платина, родий и палладий и реакция идет, вредный угарный газ, углеводороды и оксиды азота превращаются в более безобиные вещества. Нет платины/родия/палладия — и вся дрянь летит на улицу и убивает людей и природу. Сама платина с родием и палладием при этом не расходуется и никуда в теории не девается, а лишь служит необходимым условием. Поэтому нейтрализатор это не фильтр, в нормальном режиме работы он ничего в себе не задерживает и не накапливает и не требует регулярной замены.

Кратко смысл работы нейтрализатора на автомобиле состоит в том, что выхлопные газы движутся вдоль поверхности, покрытой активным веществом (теми самыми драг металлами). И раз реакция идет на поверхности, чтобы полностью очистить весь поток газов нам нужно максимально увеличить площадь данной поверхности. Так катализатор и получил свою привычную конструкцию в виде сот. По сути выхлопные газы проходят через тысячи тоненьких трубочек, покрытых катализатором. Суммарная площадь стенок данных трубочек становиться огромной, что позволяет катализатору в полном объеме "обработать" поток газов.

В результате у нас появляется три условия надежной работы катализатора — температура от 450 до 850 градусов (именно при такой температуре идет реакция и она является рабочей для катализатора), наличие достаточной площади активной поверхности и наличие на этой поверхности достаточного количества активного вещества (катализатора хим реакции).

И вот тут у нас появляется то, за что все так не любят катализаторы — противодавление. Газы идут через множество тонких трубочек и трутся о стенки этих трубочек. Это поверхностное трение замедляет молекулы газа и создает сопротивление потоку.
В результате происходит трагедия — мотор "хочет дышать" а свободному истечению выхлопных газов мешает катализатор и вы теряете драгоценные 2-5 л.с. на литр объема. Цифра на столько существенная, что призрачные гонщики автовладельцы готовы незамедлительно выбить ломом это "ненужное буржуйское изобретение" на своем 1.4 и дать уже мотору поехать как следует. Эффект — как будто достали картошку из выхлопной трубы! И вот уже в комментариях делимся впечатлениями о том, что машина наконец поехали на все свои 100лс, приемистость, отклик на газ… Да чего уж там, даже на руль и то лучше реагирует…

Все это конечно же утопия. Реальные измерения показывают, что удаление исправного катализатора не дает сколько нибудь ощутимого прироста мощности, по сравнению с прямой трубой. А если дополнительно установить "пламегаситель" или еще хуже "стронгер" или что вообще абсурд — напихать мочалок из ашана в корпус катализатора, то Вы теряете еще больше, чем теряли в катализаторе. Но об этом отдельный разговор.

Совсем другая картина (и именно ее чаще всего можно встретить) — когда сопротивление создавал не сам катализатор как таковой, а его оплавленный элемент. Оплавленный катализатор уже может на столько снижать сечение трубы, что мотор даже не будет развивать обороты.

Частично оплавленный катализатор уже ощутимо душит мотор, но многие даже не догадываются о подобном его состоянии годами.

Полностью оплавленый блок вообще не дает мотору работать.
И вот здесь мы подходим к реальным проблемам, связанным с катализаторами.
1. Катализатор таки обладает сопротивлением, хоть и минимальным. В автоспорте этом может быть важно.
2. Катализатор — самый чувствительный к составу смеси элемент. Именно из-за этого все прошивальщики требуют его отсутствия, мотивируя это тем, что он мешает росту показателей. На самом деле Вас обманывают. Просто мотор будет настроен не оптимально, что даст Вам прибавку ценой неправильной смеси и высокой EGT. Если турбина и клапана еще потерпят, то катализатор сразу же выйдет из строя из-за перегрева.
3. Катализатор не терпит масла, бензина или ОЖ в выпуске. Словом езда на неисправном моторе — немедленный приговор катализатору. Очень часто в таких случаях люди думают что проблема с катализатором и лечат следствие, а не причину.
4. Механические повреждения — почти не актуальная проблема, но все же о ней часто говорят. В современных авто катализаторы стоят в таком месте, что почти не подвержены дорожным проблемам. От вибраций и езды по плохим дорогам ничего не разваливается, это миф.
5. Бензин. Так же весьма раздутая проблема. Не так все плохо сегодня с бензином, чтобы он был основной проблемой. И если мы возьмем современный турбо мотор — в нем достаточно еще более требовательных к топливу узлов и деталей.

Подводя итоги могу сказать, что если у Вас исправный мотор — забудьте о катализаторе. Обслуживайте мотор, не катайтесь с горящей ламбой check и он никогда не доставит Вам проблем. А плюсы будут очевидны.
Даже если Вы хотите изменить звук выхлопа — замените его от катализатора. Вы получите маленькую прибавку и отличный звук при минимуме проблем и негативных последствий. Все придумано до нас — все производители выхлопа делают так называемые cat-back системы, которые дадут все, что Вам нужно.

В предыдущем материале мы кратко разобрались с тем, где именно в катализаторе происходит потеря мощности. Всему причиной трение газов о большую площадь сотовой структуры. Ко всему этому еще можно добавить тот факт, что непосредственно стенка каждой ячейки имеет определенную толщину и обладает лобовым сопротивлением. Ну и последний фактор — турбулентность потока на входе в катализатор.

Поведение потока на входе в катализатор.
Фактор турбулентности на входе на самом деле очень важный. Это слабое место многих штатных катализаторов. Входы и выходы в него зачастую выполнены настолько уродливо, под безобразными углами, с заужениями и тд, что проблемой на самом деле является не катализатор, а сама конструкция. Будь даунпайп такой же плавный и толстый как тюнинговый, но с катализатором — он давал бы сопоставимый с прямой трубой прирост. Увеличение диаметра, отсутствие ступеней и плавность линий даунпайпа — вот главные факторы, почему турбо мотры так чувствительны к его замене, а вовсе не сам факт отсутствия катализатора.

Разумеется такой вид штатного даунпайпа очень рестриктивный.
Таким образом мы наметили первый шаг к "спортивности" катализатора — увеличенный диаметров входов/выходов и плавность обводов корпуса, чтобы избежать излишней турбулентности.

Следующий на пути потока непосредственно сам элемент катализатора — тот самый сотовый "кирпич". Здесь элементарная физика — его сопротивление будет зависеть от лобовой площади, длины и сечения каждой ячейки. Один из основных параметров катализатора — количество ячеек на единицу площади. Обозначается оно "cell" и говорит о фактическом количестве сот на квадратный дюйм.

Вот с этим значаением и связано понятие спортивных или high-flow катализаторов. Типичный штатный катализатор современного автомобиля имеет порядка 600-800 cell. Это довольно много, ячейки крайне мелкие и сопротивление потоку ощутимое. Штатные катализаторы довольно толстые, чтобы компенсировать общее снижение площади сечения из-за плотности ячеек. Разумеется, чем меньше размер ячеек, тем легче они забиваются нагаром, спекаются и сопротивление растет катастрофически.

Вот пример 600 ячеечного катализатора WV.
Катализаторы с плотностью ячеек от 200 до 300 принято называть спортивными или high-flow.
Катализаторы в 400 ячеек считаются обычными, хоть и продуваются лучше штатных.
Катализаторы менее 200 ячеек — мусор, т.к. 200 ячеек это минимум, при котором катализатор еще может успевать очистить до 70% вредных выбросов и считаться катализатором. Кроме того, 200 ячеек это пороговое значение, ниже которого датчик кислорода уже 100% будет давать ошибку и указывать на некачественную работу катализатора.

Следующий важный момент, который позволяет считать одни катализаторы спортивными а другие обычными — материал сотовой структуры. Это может быт керамика или металл.
Принято считать, что спортивные катализаторы только металлические. Металлическая структура прочнее керамики, что позволяет делать ячейки больше по размеру и при этом достаточно прочные. Крупные ячейки в керамике сложно представить, т.к. стенки будут крошиться. Так же принято считать, что металлический катализатор выдерживает более высокие температуры и прощает некоторые вольности в обогащении смеси.
Ну и последний плюс металлической основы — тонкие стенки самих сот, что само по себе уже снижает сопротивление. Пожалуй у металла одни плюсы, кроме цены и того, что они могут "разматываться", о чем будет ниже.

Металлический и керамический катализаторы Magnaflow. 200cell против 400cell.
И последнее отличие спортивных катализаторов — они круглые, компактные и сделаны методом завальцовки трубы с плавным конусом на входе и выходе (так называемые SPUN). В то время как обычые катализаторы часто в штампованном корпусе. Длина катализатора так же минимальна, т.к. у них только один элемент, а в обычных быват два/три элемента друг за другом.

Обычный катализатор в штампованном корпусе с двумя секциями внутри.

Типичный вид спортивного катализатора — малый размер, одна секция, вальцованный корпус.

Спортивные катализаторы GESI от Vibrant — сварной корпус.

Вверху катализатор HJS со сварным корпусом, внизу Magnaflow SPUN.

Далее мы продолжим рассмотрение катализаторов, ориентируясь в основном на продукцию Magnaflow. Во-первых они съели самую большую часть рынка неоригинальных катализаторов и в некотором роде задают стандарты, во-вторых другие производители неоригинала либо покупают их у Magnaflow (и характеристики те же) или делают что-то абсолютно аналогичное. Тех, кто делает обособленные продукты, постараюсь упомянуть отдельно.

Итак у Magnaflow истинно спортивными катализаторами считается серия 59954-59959. Это металлические катализаторы 200 cell, корпус SPUN из 409ой стали, Евро 2/3, простая центральная намотка.
Данная серия катализаторов является бюджетной и не стоит ждать от них слишком много. При этом они абсолютно рабочие, вполне надежные и долговечные и на столько популярны, что их можно встретить в 80% всех тюнинг выхлопов в США. Во многих случаях они не дают ошибок даже на автомобилях Евро 4, отлично справляются с неприятным запахом и продуваются как минимум на 20% лучше штатных. Умеренно снижают шум, облегчают жизнь резонаторам и глушителям.
Как и все бюджетные вещи обладают и недостатками — их возможности в экологическом плане весьма скромные (Евро 2 или Евро 3 на моторах до 2.5л) и современные компьютеры и датчики могут постоянно или переодически выдавать ошибку. При перегреве разрушаются, но не просто оплавляются, а могут размотаться и улететь дальше по трубе. Очень типичная, к сожалению, ситуация в Росии, когда люди не понимают особенностей или просто не думают и прям на дино-стенде сжигают катализатор, забивая его остатками глушители. Рабочая температура катализатора не может быть выше 1500 градусов Фаренгейта или 815 градусов Цельсия. Поэтому при EGT под 900-950, да еще с ланчем ни один катализатор (и надо сказать весь выхлоп) нормально жить не будут. Без агрессивных настроек и на исправных моторах данные катализаторы работают по 5 лет и более.

Типичная картина разрушения металлических катализаторов.

А это уже из Российского опыта — Шевроле Камаро V6 c компрессором и катализатор в Х-пайпе. Ни за что разрезали новый глушитель. Как такое произошло клиент так и не рассказал.
Отдельного упоминания достойны металлические спорт катализаторы более высоких экологических классов (Евро 4 и выше), которых у Magnaflow нет. Их цена возрастает в разы (мин. 500$ за штуку), т.к. требуется куда больше драг металлов для производства. Количество ячеек обычно 200-300 и главная прелесть их заключается в том, что их можно без проблем установить на любой самый современный автомобиль или спорт кар без ошибок, прошивки и тд. Если у Вас Феррари или Lamborghini и по тем или иным причинам умерли штатные катализаторы, то новые стоят просто астрономические суммы. Замена их на катализаторы Vibrant GESI или HJS одновременно и ремонт и легкий тюнинг (как звука так и производительности) за в разы меньшую сумму.
У данных катализаторов иной стиль намотки металлического каркаса, что повышает их механическую прочность. Рабочая температура так же до 1500 Фаренгейта, но порог разрушения выше, чем у Magnaflow (около 2800 Фаренгейта) и приемлемые мощности от 350 до 850лс на 1шт. Проходят экологический тест по сути в любой стране. Vibrant чуть дешевле, HJS заоблачно дороги.

Vibrant GESI — пример самых топовых спортивных катализаторов.

HJS — лидер в индустрии спортивных катализаторов для автоспорта и суперкаров.

Более сложный и прочный способ намотки каркаса у катализаторов HJS.
Следующая серия у Magnaflow, назовем ее полуспортивной, это керамические односекционные катализаторы 51654-51659. Они используют тот же керамический элемент в 400 ячеек, что и обычные, но производятся в обтекаемом корпусе SPUN, как спортивные. Отвечают нормам вплоть до Евро 5 и Калифорнии и часто встречаются в даунпайпах от разных тюнинг-компаний (например AR Designs), где их все же называют спортивными. Физически на стенде они будут продуваться хуже, чем катализаторы в 200-300 ячеек, но разница будет не существенной. И эти катализаторы отличный выбор при ремонте современных автомобилей, где возникли проблемы со штатными кат-коллекторами. Так же позволят совместить ремонт с тюнингом и не потребуют перепрошивки или обманок второго датчика кислорода.

Alpina B7 и керамические катализаторы Magnaflow в даунпайпах AR Designs. Dinan Stage 2 600л.с.
Использование катализаторов в тюнинге и вообще на доработанных автомобилях очень спорный момент. Местные адепты удаления катлизаторов никогда со мой не согласятся и продолжат писать свои комментарии, основанные на опыте удаления катализаторов на 15 летнем форде мондео. Реальность же такова, что катализаторы сегодня уже везде, в том числе и в автоспорте и передовые компании давно научились дорабатывать выхлоп не избавляясь от катализаторов. Посмотрите продукцию Fabspeed, Supersprint и тд. — они все используют спортивные катализаторы.

Катализаторы в автоспорте — требование большинства мировых трасс и дисциплин.

Только располагают их здесь иначе — в самом конце системы, чтобы уберечь от перегрева.

Ну и на последок самое интересное. Цифры.
Baseline OEM to aftermarket "hi-flow" ceramic = ~2.02% gain.
Baseline OEM to aftermarket "hi-flow" metallic = ~2.68% gain.
Baseline OEM to "test pipe" aka no cat = ~3.34% gain.

Без дополнительных доработок замена катализатора на керамический в 400 ячеек дает 2% прироста мощности, замена на катализатор в 200 ячеек — 2,7% и прямая труба 3,34%. Даже если эти цифры умножить на два — разница между спортивными катализаторами и прямой трубой останется мизерной, да и в сравнении со стоком все более чем скромно, будь в моторе хоть 500лс. А если меньше 200 — то вообще смешно.

Цифры взяты не с потолка, Вы можете почитать о реальных замерах по ссылке ниже или просто поискав в google. +/- эти цифры встречаются везде. Все придумано до нас, и нам остается только находить, анализировать и использовать чужой опыт. Ну и избавиться от дурацких Российских стереотипов.
store.uucmotorwerks.com/articles/catless.htm

Всем бобра!)