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キャタライザー(触媒)とは。マフラーの排気漏れとの関係について

車にはキャタライザーと呼ばれるパーツがあります。
あまり聞きなじみのないパーツですが、車の安全性や機能性などで役割を発揮します。

また、排気漏れに関係するパーツであり、車検に通過するにはキャタライザーについて理解することも大切です。

本記事では、車のキャタライザーについてご説明します。

キャタライザー(触媒)とは

はじめにキャタライザーの役割や概要などをご説明します。

キャタライザーの役割

キャタライザーは、エンジンからの排気ガスに含まれる有害な成分を酸化・還元して無害にする役割があります。

排気ガスには、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)などの有害成分が含まれており、キャタライザーの表面の貴金属部分を通過するときに無害化されます。

具体的には、窒素酸化物(NOx)からN(窒素)とO(酸素)が切りはなされて、切り離されたOがCO(一酸化炭素)と付きCO2(二酸化炭素)に、HCと付いてH2O(水蒸気)となり、無害化されます。

このような酸化や還元が適切に行われない場合、有害成分が放出されることになるため、燃料と空気の比率は正確に調整されることが重要となり、そこでキャタライザーの役割が重要となります。

なお、キャタライザーは「触媒」や「三元触媒」と呼ぶことがあります。

キャタライザーはマフラーのパーツ

キャタライザーはマフラーのパーツであり、メインマフラーとパイプの中間に位置します。

たとえば、スポーツマフラーであれば、エンジンとの接続部から延びているパイプとキャタライザーの片側がつながっています。

もう一方の接続箇所はサブマフラーとつながり、プリマフラーやメインマフラーとつながっています。

その他、エンジンと直接つながる直下型キャタライザー、さらに床下キャタライザーのふたつから構成されている場合もあります。

バイクのマフラーにもあるキャタライザー

キャタライザーは、車だけでなく、バイクのマフラーにも搭載されています。
バイクのキャタライザーの役割も車と同様で、有害成分の排出量を低減します。

キャタライザー(触媒)の構造としくみ

キャタライザーの構造や排気処理のしくみをご説明します。

ハニカム構造・排気処理のしくみ

前述のとおりキャタライザーはマフラーのパーツであり、排気ガス中の有害成分を浄化します。

キャタライザーは、内部がハチの巣のようなハニカム構造となっています。
それぞれの通路の壁面には白金やロジウム、プラチナなどの貴金属がコーティングされています。

その通路を有害成分が通ると、壁面で化学反応を起こして浄化するしくみです。

マフラーの排気漏れとキャタライザーの関係

マフラーの不具合による排気漏れは、キャタライザーが関係している場合があります。

排気漏れは、車検に通らない場合もあるため、キャタライザーがどのように影響するのか理解することが大切です。

車検には通らないマフラーの排気漏れ

マフラーの排気漏れの原因は、マフラーのつなぎ目から起こることがあります。

マフラーのつなぎ目には、フランジというプレートが挟んであり、熱により曲がってしまうと排気漏れを起こします。

車検に通過できない要因には排気漏れの場合も多く、コーティングなどの対応が必要になります。
そのような排気漏れはキャタライザーの後方部で起こることが多く、これはキャタライザーの役割にも関係しています。

たとえば、道路運送車両の保安基準第31条では、自動車が走行中に多量のばい煙もしくは悪臭のあるガスや有害ガスを発散させることを禁じています。

他にも道路運送車両の保安基準第31条にはさまざまな条項があり、具体的な成分として一酸化炭素や炭化水素、窒素酸化物などを多量に発散してはいけないことも定められています。

従って、マフラーにキャタライザーがない場合は、排気ガスが浄化されないため、車検に通る安全基準を満たせないことが起こり得ますので、キャタライザーは取り外さないようにしましょう。

キャタライザー(触媒)が下げる排気効率

キャタライザーには種類があり、特に純正のキャタライザーはセル(通路)の数が多く、浄化機能に優れますが、排気の通過速度が遅くなります。

そのため排気効率や燃焼効率が下がり、パワーダウンにつながりやすくなります。

また、純正キャタライザーのほとんどは、ハニカム構造にセラミックを採用していますが、高温になるとハニカム自身が熱膨張してしまいます。

この場合は、排気抵抗を増やしてしまい、パワーダウンにつながります。

三元キャタライザーとスポーツキャタライザー

三元キャタライザー(三元触媒)は、炭素や一酸化炭素、窒素酸化物を酸化と還元の反応で排気ガスを無害なものにする一般的なキャタライザーです。

市販車には必要なパーツであるものの、排気効率などは低下します。

一方でスポーツキャタライザーは、キャタライザーの機能を保ちながら排気抵抗を減らす性能があり、さらに本格的な排気効率の向上を目指す場合、通称「タコ足」と呼ばれるエキゾーストマニホールドへの交換も考えてみてはいかがでしょうか。

キャタライザー交換の注意点

総重量1.7t以下の車では97dB以下にならないと車検に通りません。
キャタライザーの交換ではマフラーの音量に気をつけるようにしましょう。

まとめ

キャタライザーは、エンジンからの排気で有害な成分を無害なものにする役割があります。

また、排気漏れや有害な成分を排出すると車検に通らないことがあるため、キャタライザーは取り外さないようにしましょう。

また、キャタライザーの一種である三元触媒は、排気効率の低下からパワーダウンなども考えられます。その際はスポーツキャタライザーなどの装着も検討してみてはいかがでしょうか。

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※記載の情報は、2020年10月時点の内容です。

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