Принцип работы и устройство автомобильного катализатора
Требования к экологической чистоте транспорта становятся все жестче, поэтому инженеры автопроизводителей работают над улучшением устройств, отвечающих за очистку выхлопных газов. Одним из них стал катализатор, устройство и принцип работы которого будет рассматриваться далее. Это ответ на все рассуждения по поводу того, что можно оптимизировать качество моторного масла, топлива, рассчитывать оптимальную смесь, при которой происходит лучшее сгорание, но для этих улучшений в какой-то момент приходит предел.
Устройство катализатора
Особенности конструкции
Принцип работы
Классификация
Срок службы катализатора
Удалить катализатор: можно или нет
Самостоятельная диагностика работы катализатора
Ужесточение требований к составу выхлопных газов, образующихся при полноценной работе двигателя внутреннего сгорания, приводит к необходимости использовать более прогрессивные решения для очистки.
Устройство катализатора
Катализатор представляет собой компонент, необходимый для нейтрализации вредных соединений, являющихся составными частями выхлопов. При сгорании топлива формируются углеводороды, окрашивающие выходящие газы в темный цвет, оксидов азота и углерода. Эти соединения и вызывают у экологов негативные реакции.
Работа нейтрализатора, изначально присутствующего в выхлопной системе, направлена на окислительно-восстановительные химические реакции, приводящие к образованию безвредных веществ: воды, углекислого газа и азота. Это треступенчатые нейтрализаторы, которые и используются в большинстве автомобилей последних моделей. Принцип работы автомобильного катализатора обеспечивает превращение опасных для экологии газов в безопасные соединения, выходящие в атмосферу.
Работа нейтрализатора не требует каких-то вспомогательных источников энергии, так как активное покрытие обеспечивает протекание любых реакций. Рабочая температура элемента достаточно высокая, поэтому он находится за выпускным коллектором, но не слишком близко к мотору, чтобы не перегреваться. Такое расположение обеспечивает выход на рабочий режим за счет разогрева раскаленными выхлопными газами.
Принцип работы катализатора обеспечивает его полноценное функционирование после полного прогревания. Контролировать его работу должны лямбда-зонды – датчики кислорода, установленные перед входом в катализатор и после выхода из него. Для электронного блока управления важной является информация по количеству остаточного кислорода в выхлопе, по которому делаются выводы о функционировании мотора. Если требуется коррекция, то ЭБУ передает сигнал на увеличение или уменьшение воздушной и топливной подачи в систему камер сгорания.
Особенности конструкции
Если принцип работы катализатора выхлопных газов понятен, то можно сказать несколько слов об его устройстве.
Нейтрализатор состоит из нескольких ключевых компонентов:
- Сразу за выпускным коллектором размещен цельный стальной корпус, внутри которого есть термоизолирующий слой, защищающий основной компонент.
- Нейтрализатор имеет наполнитель в виде сотовой структуры, покрытой внутри активным слоем. В зависимости от производителя устройства в качестве каталитического вещества может использоваться родий, платина, палладий, платиново-иридиевый сплав. Сотовая структура обеспечивает повышение площади контакта газов с активным вещество, поэтому химические реакции проходят более интенсивно.
- Наполнитель изготовлен из металла или керамики. Выбор материала зависит от конструкции и конечной стоимости оборудования.
Принцип работы
Принцип работы катализатора в автомобиле достаточно прост и базируется на определенной последовательности химических реакций:
- Внутренняя поверхность сот покрыта драгоценными металлами, которые отвечают за активацию процессов окисления.
- Оксид азота в результате реакции разлагается на атомы азота и кислорода. Азот объединяется в молекулы, образуя устойчивый азот. Кислород соединяется с угарным газом до образования углекислого газа.
- Катализатор захватывает из выхлопных газов остаточный кислород, расщепляет углеводороды, давая на выходе такие соединения, как углекислый газ и вода.
- Остаточный кислород на выходе из катализатора фиксируется лямбда-зондом, чтобы передать сведения о работе устройства штатному бортовому компьютеру.
Исправное устройство в оптимальных условиях не накапливает ничего внутри себя: все вещества, которые поступают в нейтрализатор, покидают его сотовую структуру. Но добиться этого практически невозможно, поэтому со временем происходит деградация каталитического нейтрализатора, что не дает ему полноценно справляться с задачей.
Классификация
Катализаторы можно разделить на категории по функциональности: на двух- и трехкомпонентные.
Первый тип работает только с обезвреживанием угарного газа с углеводородами. Такие модели считаются устаревшими, поэтому не устанавливаются на автомобилях новых версий. Трехкомпонентные обеспечивают нейтрализацию оксида азота. Этот вид теперь устанавливается на всех современных автомобилях.
Если говорить о материале изготовления, то принято выделять керамические, металлические и спортивные:
- Керамические считаются самыми дешевыми, но это и наиболее хрупкие катализаторы. При ударе по корпусу происходит разрушение сердцевины. Устройства страдают от перепадов температур, сбоев в системе зажигания авто. Катализатор может постепенно разрушаться, что приводит к образованию большого количества мелкой пыли, которая проникает сквозь выпускной коллектор в мотор, что приводит к поломкам. В результате всех этих неполадок может потребоваться капитальный ремонт.
- Металлические – это дорогие, но надежные устройства, изготовленные из металлической структуры в виде сот. Она отличается упругостью и устойчивостью к механическим и температурным воздействиям. Металл не способен образовывать мелкие частицы, поэтому для двигателя он не представляет опасности.
- Спортивные отличаются повышенной пропускной способностью, поэтому мотор становится мощнее на несколько процентов. Спортивные монтируются в прямоточные системы выхлопных газов. Их считают наиболее надежными, хоть они и самые дорогостоящие.
Металл не способен образовывать мелкие частицы, поэтому для двигателя он не представляет опасности.Срок службы катализатора
Для катализатора средний ресурс составляет 100 тысяч километров пробега, но в условиях правильной эксплуатации он способен исправно отработать до 200 тысяч. Ранний износ может произойти из-за низкого качества топлива (топливно-воздушной смеси) и проблем с мотором.
Если топливная смесь обедненная, то случается перегрев нейтрализатора, если слишком богатая, то это приводит к засорению пористого блока остатками несгоревшего топлива, из-за чего не протекают необходимые химические реакции. Это вызывает проблемы в работе катализатора с его ускоренным выходом из строя.
Механические повреждения тоже часто приводят к возникновению неисправностей.
Уда
Как проверить катализатор на забитость не снимая в домашних условиях
В борьбе за экологичность все больше повышаются стандарты по вредным выбросам автомобилей. Из-за этого автопроизводителям приходится оснащать машины системами, которые эти самые выбросы снижают.
Одним из самых распространенных способов по снижению вредных веществ в выхлопных газах является оснащение автомобилей каталитическим нейтрализатором.
С одной стороны, наличие катализатора оправдано, он действительно способен уменьшить вредные выбросы за счет химических реакций, которые вредные вещества расщепляют на безопасные.
Но, с другой стороны, нейтрализатор вещь капризная, и выход его из строя может здорово попортить жизнь автовладельцу.
Устройство катализатора и его неисправности
Вначале немного теории по устройству катализатора. Устройство состоит из корпуса, внутри которого помещены специальные бобины.
Бобина состоит из большого количества сот и зачастую изготовлена из керамики.
Вся поверхность сот покрыта благородными металлами или их сплавами.
Именно эти металлы и вступают в реакцию с вредными элементами, содержащимися в выхлопных газах, нейтрализуя их.
Катализатор является элементом системы отвода выхлопных газов и размещен он сразу за коллектором.
Работа устройства контролируется двумя лямбда-зондами, один из которых установлен перед нейтрализатором, а второй – за ним.
Сверяя показания этих датчиков электронный блок контролирует работу устройства.
Именно конструкция катализатора и является его слабым местом. Соты бобины имеют достаточно мелкие размеры, поэтому забиться они могут достаточно быстро.
Рассмотрим самые распространенные неисправности каталитического нейтрализатора.
Забитие сот.
Данная проблема возникает зачастую из-за использования некачественного топлива, или же из-за неисправности двигателя, в результате которой в цилиндры попадает масло.
Большое количество сажи в выхлопных газах, образованной в результате неполного сгорания «плохого» бензина или наличия масла в топливе, начинает оседать на стенках сотов, приводя к их забитию.
Разрушение бобины в результате сильного удара по корпусу.
Встречается эта неисправность хоть и редко, но она является очень опасной.
В результате удара по катализатору, к примеру, во время поездок по пересеченной местности, бобина разрушается. При этом мелкие части ее могут попасть в ЦПГ, приводя к еще большим проблемам, можно полностью «убить» двигатель.
Оплавление сот.
Внутренние составляющие катализатора хоть и рассчитаны на работу в среде высоких температур, но превышение их выше критической точки приводит к оплавлению керамической основы.
Исчерпан ресурс катализатора.
Даже если на авто ездили бережно, заправляли его только качественным топливом, со временем устройство все равно выйдет из строя.
Дело в том, что химические реакции постепенно уменьшают слой металла, нанесенного на керамическую основу. Поэтому после длительной эксплуатации слой металла полностью растворяется, и катализатор перестает выполнять свои функции.
Признаки неисправностей
Если с катализатором автомобиля возникли проблемы, то появятся определенные признаки, указывающие на это, причем их не так уж и мало.
Самый первый признак.
Он же самый явный – это загорание контрольной лампочки «Check engine» на приборной доске, а сканер при диагностике выводит код ошибки, указывающий на проблемы с системой отвода выхлопных газов.
Но этот признак не может указать, действительно ли катализатор забит или оплавлен. Просто электронный блок основывается на показаниях лямбда-зондов, и выход из строя одного из этих датчиков тоже может стать причиной загорания лампочки.
Второй признак.
Потеря динамики авто при достижении определенной скорости. К примеру, при разгоне до 140 км/ч авто начинает «тупить». Причем со временем скоростная планка будет снижаться, динамика будет резко ухудшаться при достижении 140 км/ч, затем – при 120 км/ч, после – при 90 км/ч.
Объясняется это просто – из-за забития катализатора выхлопные газы не могут полностью выйти из камер сгорания, часть из них остается, в результате чего они «задавливают» силовой агрегат.
И чем больше соты будут забиваться, тем на меньшей скорости газы будут «задавливать» мотор.
Если вовремя не обратить внимание на такой признак, то это приведет к тому, что в один не очень хороший момент двигатель не сможет завестись. Оплавление катализатора имеет те же признаки, что и забитие.
Шумы.
Один из самых явных признаков, это разрушение бобины катализатора. При заведенном двигателе из-под авто будет явно прослушиваться шум и дребезжание.
Косвенный признак.
Появление сильного запаха сероводорода (еще он называется запахом «тухлых яиц») в выхлопных газах.
Другие признаки неисправностей катализатора читайте здесь.
Способы проверки
Но перед тем как грешить на устройство, следует точно убедиться, что проблема скрыта в нем.
Проверка катализатора выполняется двумя способами – не снимая с авто, и после его демонтажа.
Проверка без снятия.
Без снятия с авто проверка устройства выполняется двумя способами – диагностикой выхлопной системы на газоанализаторе и тестирование на противодавление в системе отвода газов.
Проверка на газоанализаторе хоть и является отличным вариантом, но вот только далеко не все СТО оснащены таким оборудованием. А в небольших городах такой прибор и вовсе не найдешь.
Суть такого способа – к выхлопной трубе автомобиля подсоединяется газоанализатор, и проводятся замеры.
На основе химического анализа выхлопных газов определяется, забит ли катализатор или нет.
Второй способ проверки – на противодавление более распространен и не требует наличия сложного оборудования.
Суть такой проверки – определение давления на входе в нейтрализатор. Если он забит, давление перед ним на определенных оборотах мотора возрастет.
Официально этот метод проверки делается так – в трубе, подходящей к нейтрализатору проделывается отверстие, к котором нарезается резьба. Далее в это отверстие вкручивается штуцер, к которому подсоединяется медная трубка.
Нужна она для рассеивания тепла, получаемого от выхлопной системы. На конец медной трубки надевается резиновый шланг, подсоединенный к манометру.
Сделав такое приспособление, приступают к замерам. Выхлопная система тестируется на всех режимах работы мотора, а по показаниям манометра определяют, забит ли катализатор.
Кстати, продаются специальные наборы для проверки методом противодействия.
На такой способ несколько сложен в исполнении – необходимо сверлить трубу, нарезать резьбу, после замеров искать подходящую заглушку, чтобы закрыть отверстие.
Самостоятельная проверка на противодавление
Но можно проверить катализатор на противодавление несколько проще, причем протестировать описанным ниже способом даже самостоятельно, не прибегая к услугам СТО.
Итак, нам понадобится наличие манометра, причем нужен точный прибор, измеряющий давление до 1 кгс/см2. Также потребуется штуцер и длинная резиновая трубка.
Имея все это, можно приступать к замерам:
- Автомобиль ставим на смотровую яму и обездвиживаем.
- Находясь под авто выкручиваем лямбда-зонд, установленный перед катализатором.
- Вкручиваем на его место датчика штуцер. Важно заранее подобрать штуцер, по размерам соответствующий отверстию.
- На штуцер надеваем подготовленную резиновую трубку. Сразу необходимо закрепить соединение хомутом.
- К другому концу трубки подсоединяем штуцер и тоже закрепляем хомутом.
- Просим помощника завести двигатель и установить обороты холостого хода. При запуске на приборной панели загорится «Check engine», но внимание на него не обращаем.
- После помощник должен довести обороты до 3000 и удерживать их на протяжении 5-7 секунд, затем снова повышаются обороты – уже до 5000 и тоже удерживаются.
- В это время манометром снимаются показания давления на входе в катализатор при всех режимах работы мотора.
Если катализатор не забит или не оплавлен, то показания манометра даже на 5000 об/мин не должны превышать 0,35 кгс/см. куб. И то — это значение больше подходит для авто, в которых силовая установка подвергалась доработка в ходе тюнинга. Для «стоковых» моторов нормальными будут и показания манометра до 0,5 кгс/см. куб.
- Такой способ можно делать и самому, заведя трубку с манометром в салон. Чтобы более точно произвести замеры, лучше их делать во время движения. То есть, авто выгоняется на трассу, двигается надо на всех режимах, а с манометра в это время снимаются показания.
Проверка со снятием.
Если не хочется заморачиваться с подсоединение трубок и т. д., то можно нейтрализатор попросту снять с авто и провести визуальный осмотр на свету.
Делается это просто – устройство демонтируется с авто, с одной его стороны ставиться источник света (лампа, фонарь), а с другой смотрится, как соты пропускают свет.
Этот способ проверки точно даст понять, забит ли катализатор, вот только при снятии его можно столкнуться с сильными проблемами. За время эксплуатации гайки крепления часто прикипают к болтам и сорвать их бывает сложно.
Неотъемлемой частью катализатора является датчик кислорода, который тоже требует дополнительной диагностики — подробнее читайте как проверить лямбда зонд.
Способы решения проблемы
Одной проверки катализатора недостаточно, ведь если он забит – проблему нужно решать.
Вариантов устранить неисправность несколько:
- Попытаться прочистить или промыть устройство. Это действительно может помочь, но только в случае несильного забития. При оплавлении, разрушении и полной закупорки сотов таким способом проблему не решить.
- Замена нейтрализатора на оригинальный. Выполнить проще всего – сняли, установили новый и все. Вот только стоит оригинальный аналог очень дорого, поэтому не всегда целесообразно его покупать.
- Замена на универсальный нейтрализатор. Некоторые фирмы, занимающиеся производством автозапчастей и аксессуаров, выпускают каталитические нейтрализаторы, которые можно устанавливать на разные авто. Стоит такой элемент дешевле оригинального, но придется «помучиться» с подбором и подгонкой;
- Замена нейтрализатора на пламегаситель. Самый простой способ, позволяющий навсегда забыть о проблеме катализатора.
Пламегаситель врезается в систему вместо нейтрализатора и все. Но для корректной работы ЭБУ придется его либо перепрошивать, либо использовать обманки. Стоит отметить, что на авто, в котором вместо нейтрализатора стоит пламегаситель, в некоторые из стран Европы уже не въедешь.
Как решать проблему с каталитическим нейтрализатором – решать автовладельцу. Мы же рассказали, как проверить данный элемент разными способами, и что можно предпринять в случае его неисправности.
голос
Рейтинг статьи
Принцип работы автомобильного катализатора, для чего нужен
Из курса химии известно о существовании веществ, ускоряющих или вызывающих процесс химической реакции, при этом не участвующие в составе веществ этой реакции. Медь, никель, золото, палладий, родий, хром – это еще не самый полный перечень веществ, ускоряющих процесс химической реакции, но именно они применяются при производстве катализаторов для автомобилей. Катализаторы автомобильные основаны на способности веществ-катализаторов к ускорению реакции горения бензина, который поступает из цилиндров двигателя из-за неполной его реализации.
Принцип работы катализатора и схема устройства
Работа автомобильного катализатора основана на применении веществ, ускоряющих горение нереализованного топлива в цилиндрах, тем самым, снижая до минимума выделение вредных веществ в атмосферу.
Огромное количество машин использует двигатель внутреннего сгорания, выхлоп которых представляет токсичные газы: оксид азота, монооксид углерода и несгорающие компоненты топлива. В целях сохранения экологически чистого воздуха в окружающей среде ученые разработали устройство, способное за 0,1 секунды выделить в токсичном газе вредные вещества и нейтрализовать их, не создавая при этом разрушительных воздействий двигателю. Катализатор (или каталитический конвертор, или нейтрализатор) переработав токсичные газы выделяет пары воды и кислород, углекислый газ.
Чтобы понять, как работает катализатор, необходимо увидеть его структуру внутри корпуса. Если разрезать верхнюю часть корпуса катализатора, то под нержавеющей крышкой конструкция представит собой два керамических блока, каждая из которых состоит из большого количества каналов (от 1000 до 3000).
С торцов блоки покрыты драгоценным металлом. Платина и родий на первом блоке, платина и палладий на втором, при этом первый является восстанавливающим, уменьшающим выбросы оксида азота, а второй окислительный. Окислительный катализатор (блок) уменьшает количество несгоревшего топлива и окиси углерода. Процесс происходит при высоких температурах, достигающих 750 градусов по шкале Цельсия.
Совместное использование драгметаллов обеспечивают реагирование с токсичными газами и производить на выходе из глушителя автомобиля безопасные продукты горения. Используемые драгметаллы (платина, родий, палладий) не подаются коррозии, но по ценовой политике – это самые дорогие материалы, используемые в катализаторах. В среднем, производителям катализаторов драгметаллы обходятся за 1 кг в 50000 долларов, но цена окупается прежде всего получением экологически чистых газов на выхлопе.
Чтобы максимально увеличить поверхность контакта металла с газами и была разработана система микроканалов, которые обеспечивают общую площадь металлов примерно равную площади футбольного поля.
Отработанный газ из цилиндров устремляется с огромной скоростью в каталитический нейтрализатор и в первую очередь проходит через соты (каналы) первого блока (восстанавливающий) платиново-родиевым покрытием. Молекулы платины, родия и оксида азота вступают в химическую реакцию. Эти металлы притягивают к себе молекулы кислорода, а свободные атомы азота взаимодействуют между собой. Результат – оксид азота превращается в кислород и азот, которые вместе составляют 99% того газа чем мы дышим.
Далее газы поступают во второй блок (окислительный), через тысячи микроканалов, покрытых платиной и палладием. Эти драгметаллы притягивают кислород. Высокие температуры заставляют объединяться монооксиду углерода с еще одной молекулой кислорода и, в результате наступает преобразование токсичного газа в углекислый газ – газ, из которого состоит обычная питьевая газировка.
Помимо этого, еще есть молекулы негорючих веществ. Экстремально высокие температуры заставляют их рекомбинировать с молекулами кислорода. В результате, еще вырабатывается больше углекислого газа и вода.
Схема химических реакций, протекающих в блоках выглядят следующим образом:
- CH+O2 -> CO2+H2O;
- NO+CO -> N2+CO2;
- CO+O2 -> CO2;
- NO+H2 -> N2+H2O.
Таким образом, реализация в катализаторах ускорителей в виде драгметаллов позволяет получить химические реакции, нейтрализующие токсичные, вредные вещества CO, CHx и NOx с получением на выходе безвредной воды H2O, азота N2 и углекислого газа CO2.
Краткая справка по применяемым в катализаторах драгметаллов
Платина – благородный металл серебристо-белого цвета. Название платине дали испанские завоеватели Южной Америки. В связи со сходством этого металла с серебром, но очень сильной тугоплавкостью им пренебрегали и даже топили в море, отделяя от россыпи золото, вследствие этого платина с испанского языка в буквальном смысле означает пренебрежительное к серебру слово «серебришко».
Началом применения платины в катализаторах послужило открытие в 1821 немецким химиком И.В. Деберейнером способности платиновой руды протеканию и ускорению ряда химических реакций, при этом сам драгметалл не претерпевал никаких изменений.
Родий – благородный драгоценный металл группы платиноидов с ярко изумительным холодным блеском серебристо-белого цвета, дорогой по цене, очень твердый, но хрупкий.
Металл с такими характеристиками является королем бриллиантов и самоцветов, находится в одном ряду по ценности с такими металлами как серебро, золото и платина.
Родий – металл, получаемый путём переработки платины, при этом для получения 1 кг родия необходимо ее несколько тонн.
Применение родия в массовом количестве направлено в основном в автомобильной отрасли. Около 97% материала-сырья уходит на производство катализаторов — узлов выхлопной системы. Именно родий, являющийся катализатором по своей природе, способен перерабатывать выходящие из цилиндров двигателя токсичные газы.
Палладий – переходный металл серебристо-белого цвета с гранецентрированной кубической решёткой, в чистом виде довольно мягкий металл.
Палладий часто применяется как катализатор, в основном, в процессе гидрогенизации жиров и крекинге нефти и в настоящее время активно используется в производстве автомобильных катализаторов.
Практическое применение катализатора на автомобиле
Любой современный автомобиль с бензиновым и дизельным двигателем оснащается системой очистки токсичных газов — катализаторами.
Устанавливается катализатор непосредственно после приемной трубы или соединяется через разветвленные трубы к головке блока цилиндров и называется такая конструкция катколлектором. Второй способ наиболее чаще стал применяться на автомобилях, так как происходит ускоренный нагрев элементов катализатора. После катализатора на автомобилях, принадлежащих к экологическим нормам Евро-3, Евро-4 и Евро-5 устанавливается датчик кислорода, который выполняет функции диагностические. Иными словами, диагностируемый датчик кислорода выполняет контроль эффективности работы катализатора и в случае превышения норм выхлопа загорается на панели приборов ошибка, сообщающая о критической работе катализатора. В этом случае необходимо проверить параметры работы двигателя и установить причину превышения норм допустимого выхлопа токсичных газов.
Ресурс катализатора составляет ориентировочно от 100000 до 200000 километров пробега, но если двигатель на этом этапе работал без пропусков воспламенения в цилиндрах или их было незначительное число раз, то функционирование достигает и до 500000 км.
Как уберечь катализатор от повреждений и раннего износа?
Для этого необходимо знать причины, вызывающие ранний износ или его повреждение. Прежде всего необходимо обращать внимание к качеству заливаемого в бензобак топлива. В случае некачественного топлива, насыщенного искусственно ферритами, марганцем и другими инородными веществами, включая водяной конденсат, происходит засорение микроканалов, что приводит к противодавлению в выхлопной системе. Обратный отскок выхлопных газов значительно нарушает работу газораспределительного механизма и в силу поступления в впускной тракт горячих отработанных газов усиливает износ поршневой группы и клапанов. Такое явление на некоторых типах автомобилей учитывается и устанавливается специальное устройство, называемое рециркулятором.
В бензиновых двигателях может быть внутренняя система рециркуляции и внешняя. Внутренняя система проектируется таким образом, чтобы выпускной клапан оставался некоторое время открытым в то время, когда уже открылся впускной клапан. Такое положение клапанов называют «перекрытием», обеспечивающей внутреннюю рециркуляцию газов и не требующей дополнительных компонентов. Внешняя работает с дополнительным компонентом, называемым клапан рециркуляции (EGR).
Благодаря системе рециркуляции отработанные газы, попадающие обратно во впускную систему, охлаждаются, что снижает расход топлива и количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.
Следующим фактором, влияющим на износ катализатора, является неисправность двигателя. Несбалансированная работа двигателя влечет к изменению топливоподачи. Топливо в значительном количестве начинает поступать в катализатор, забивая микроканалы и эффективность его резко падает. И, наоборот, если в систему поступает слишком мало топлива, бедная смесь, то катализатор начинает сильно греться, вызывая очень высокую температуру (выше 800 градусов), вследствие чего элементы с драгметаллом начинают плавиться. И в том, и в другом случае дорогостоящий катализатор подлежит замене, так как ремонту он не пригоден.
Механические удары также могут быть причиной раннего износа катализатора, так как в образовавшуюся трещину начинает поступать воздух вызывая перегрев и проникновение инородных частиц, забивающих микроканалы, препятствующих прохождению отработанных газов.
Катализатор является частью выхлопной системы двигателя и соответственно его неисправность отражается на работе мотора. В основном неисправность катализатора выражается в его разрушении (на основе керамики) или оплавлении (на металлической основе), а также в засорении микроканалов. Если катализатор начал плохо пропускать отработанные газы, то это отразится на работе двигателя:
- трудный продолжительный запуск;
- заводится и глохнет;
- падает тяговая характеристика;
- увеличивается расход топлива;
- возникает неприятный запах, напоминающий сероводород;
- при разгоне возникают провалы;
- горит аварийная лампа неисправности двигателя.
Какова роль катализатора в автомобиле?
Интенсивное развитие автомобильной промышленности и растущее желание иметь свои собственные «четыре колеса» вызвали довольно быстрый рост угрозы загрязнения атмосферы. Мы обнаружили, что выбросы от автотранспорта являются гораздо более вредными для человека, чем те, которые получены от промышленности. Это потому, что распространение загрязнения автомобилями происходит в высоких концентрациях и на малых высотах…
Автомобили являются крупнейшим источником загрязнения, потому что они выбрасывают более пятнадцати тысяч химических соединений, таких как газ и пыль.
Для снижения выбросов вредных веществ и химических веществ в атмосферу, были введены строгие правила разных видов. В результате сконструировано устройство, которое имеет научное название каталитический нейтрализатор, т.е. катализатор.
Таким образом, катализатор является важной и необходимой частью выхлопной системы не только автомобилей, но и других транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания.
Катализатор представляет собой устройство, функция которого заключается в нейтрализации газов, которые выходят наружу через выхлопную систему. Благодаря катализатору присутствующие в выхлопах ядовитые соединения подвергаются различным химическим реакциям, например дожиганию.
В результате они выделяются из выхлопной трубы как нейтральные соединения. Функционирование нейтрализатора опирается на реакции составляющих, входящих в состав выхлопов с катализатором.
Итак, автомобильный катализатор выполняет функцию уменьшения количеств вредных выхлопов субстратов. Если двигатель делал полное сгорание топлива, катализатор не был бы нужен в автомобиле. Тогда выхлопная труба высвобождала бы воду или углекислый газ. Однако получить такую степень горения не представляется возможным.
Применяются различные виды катализаторов, учитывая разное содержание выхлопов в двигателях с искровым зажиганием и с воспламенением от сжатия. Среди катализаторов, используемых в настоящее время в автомобилях можно выделить окислительные, восстановительные и окислительно-восстановительные.
Роль окислительного катализатора заключается в переработке ядовитого углерода и углеводородов на пару, а также воду. Применяется он в двигателях с воспламенением от сжатия.
роль катализатора
В свою очередь если речь идет об окиси азота, которые остаются, то их удалением занимается восстановительный катализатор. Все чаще используются многофункциональные катализаторы. Действуют они трояко, поскольку устраняют всевозможные вредные составляющие выхлопов. Современные катализаторы могут исключить даже до 90% элементов.
Для правильной работы катализатора должны быть соблюдены определенные условия, поэтому используется лямбда-зонд. Это своего рода устройство, которое посылает обновленную информацию на компьютер, а также регулирует состав топливной смеси.
В старых моделях автомобилей отработанный катализатор удаляется без замены его на более новую модель. Это, безусловно, дешево, но не приемлемо, потому что не согласуется с законом. Его недостаток также приводит к быстрому износу глушителя и других частей выхлопной системы.
Таким образом, катализатор является важной частью оборудования для каждого автомобиля, так как благодаря ему наш автомобиль, как и среда, могут быть здоровее.
——Понравилась статья? Пожалуйста, поделитесь с друзьями. Спасибо 🙂
Катализатор двойной функции — Большая химическая энциклопедия
Исторически катализаторы изомеризации включали аморфные оксиды алюминия, цеолиты и оксиды, содержащие металлы. Все катализаторы содержат кислоту, которая изомеризует ксилолы и, если она достаточно сильная, может также расщеплять EB и ксилолы до бензола и толуола. Двухфункциональные катализаторы дополнительно содержат металл, способный превращать ЭБ в ксилолы. [Pg.421]Коммерческими процессами, в которых используется двухфункциональный катализатор, являются Octafining, Isomar и Isolene.[Pg.421]
Процесс Isomar компании UOP (56,117–119) изначально был разработан для использования катализаторов двойного действия. Катализатор первого поколения содержал Pt и галоген на оксиде алюминия. Рабочие условия с использованием этого катализатора составляли 399 ° C, 1,25 МПа 2 LHSV и соотношение h3 / углеводород 6 1. Концентрация Cg-нафтена … [Pg.421]
Powerforming — это, по сути, процесс конверсии, в котором химические реакции с каталитическим ускорением преобразуются низкооктановые компоненты сырья в высокооктановые продукты. Ключом к хорошему процессу риформинга является высокоселективный катализатор двойного действия.Двойная природа этого катализатора связана с двумя отдельными функциями катализатора, атомно-диспергированной платиной для обеспечения … [Pg.48]
Во многих случаях существует взаимодействие между носителем и активным компонентом катализатора, так что характер активная поверхность изменится. Например, на электронный характер нанесенного катализатора может влиять перенос электронов через поверхность раздела катализатор-носитель. В некоторых случаях сам носитель обладает каталитической активностью в отношении первичной реакции, промежуточной реакции или последующей реакции, в результате чего получается катализатор двойного действия.Материалы этого типа широко используются в процессах риформинга. Есть и другие случаи, когда взаимодействие катализатора и носителя гораздо более тонкое и трудно поддающееся маркировке. Например, размер кристаллов и структура металлических катализаторов на носителе, а также способ диспергирования металла могут зависеть от природы материала носителя. [Стр.200]
Бутамер [Изомеризация бутана] Процесс превращения н-бутана в изобутан, проводимый в присутствии водорода над двухфункциональным катализатором, содержащим благородный металл.Разработан UOP и лицензирован во всем мире с 1959 года. В 1992 году было лицензировано более 55 единиц. [Pg.46]
Производство п-ксилола путем удаления п-ксилола, то есть путем кристаллизации или адсорбции, и повторное уравновешивание пара-обедненного потока требует операции рециркуляции. Следовательно, этилбензол в сырье должен превращаться в продукты с более низкой или более высокой температурой кипения во время стадии изомеризации ксилола, иначе он будет накапливаться в рециркулирующем потоке. При использовании двухфункциональных катализаторов этилбензол частично превращается в ксилолы и частично подвергается гидрокрекингу.С монофункциональной кислотой ZSM-5 этилбензол превращается при низкой температуре через трансалкилирование и при более высокой температуре через трансалкилирование и деалкилирование. В обоих случаях бензол нитрационной чистоты получается как ценный побочный продукт. [Pg.278]
В реакции дегидроциклизации в лабораторном масштабе с использованием двойного функционального катализатора Дэвис (8) сообщил, что ароматическими продуктами были о-ксилол, п-ксилол и этилбензол в примерно равных количествах (примерно 20-30). % каждого) и п-ксилола (примерно 15%).Предполагалось, что их образование происходит в результате прямого замыкания 1,6-кольца, как показано на следующих двух диаграммах … [Pg.296]
Как упоминалось ранее, Дэвис (8) показал, что в модельных реакциях дегидроциклизации с двойным функциональным катализатором и н-октановым сырьем изомеризация углеводорода до 2- и 3-метилгептана происходит быстрее, чем реакция дегидроциклизации. Хотя конкурентная изомеризация алканового сырья обычно наблюдается в модельных исследованиях с использованием монофункциональных (Pt) катализаторов, некоторые из полученных алканов можно рационализировать как продукты гидрогенолиза замещенных циклопентанов, которые, в свою очередь, могут образовываться на поверхности платины посредством свободных радикалов. вроде механизмов.Однако изомеры 2- и 3-метилгептана (из всего 18 возможных изомеров C8Hi8), наблюдаемые с катализаторами двойного действия, являются теми, которые ожидаются от перегруппировки н-октана через промежуточные соединения карбокатиона. Широко признано, что такая катализируемая кислотой изомеризация происходит через протонированную циклопропановую структуру (25, 28), в данном случае производную 2-октильного катиона, который затем может быть предшественником … [Стр.302]
As Как уже упоминалось, циклопентаны могут быть образованы с монофункциональными катализаторами, и поэтому даже с двойными функциональными катализаторами можно было бы ожидать, что некоторые из циклопентанов будут образовываться посредством механизмов, связанных с частью двойной функциональности, связанной с реакционной способностью платины.[Pg.306]
В то время как большинство лабораторных исследований дегидроциклизации включает тщательно подобранное сырье, часто это единственный алкан, коммерческие операторы используют фракцию нафты, состоящую из сложной смеси углеводородов. По крайней мере, некоторые из них будут неспособны легко подвергаться прямой дегидроциклизации и должны быть изомеризованы в реакционноспособные структуры, если должны образоваться ароматические углеводороды. Работа Дэвиса предполагает, что кислотность катализаторов двойной функции является важным дополнительным фактором в этих изомеризациях, который, вероятно, дополняет другой набор изомеризаций, которые могут катализироваться функцией платины.[Pg.306]
Хотя есть четкие экспериментальные данные (8) в модельных реакциях дегидроциклизации с использованием двойного функционального катализатора, что карбокатионы … [Pg.306]
В отличие от этого механизма, предложенный в наша работа напрямую зависит от степени окисления алканового сырья. Один и тот же промежуточный алкильный катион может привести как к изомеризации алкана (алкильный катион широко используется в качестве реакционного промежуточного продукта в этих реакциях), так и мы показали в этой статье, что механически жизнеспособный путь дегидроциклизации возможен, начиная с идентичного катиона.Кроме того, относительный расчетный барьер для каждого из вышеуказанных процессов соответствует экспериментальному выводу Дэвиса, т.е. что изомеризация чистого алканового сырья, н-октана, с двойным функциональным катализатором (промежуточный карбокатион) приводит к уравновешиванию с изооктанами. быстрее, чем реакция дегидроциклизации этих изомеров октана (8). [Стр.307]
IV. Циклизация над катализаторами двойного действия и оксидами.311 … [Pg.273]
В этой статье будут рассмотрены реакции циклизации, катализируемые металлами, со ссылкой на оксидные и двойные катализаторы.Циклы продуктов могут содержать пять или шесть атомов углерода. Соответствующие префиксы C5 и будут указывать на полученную структуру (5). Термин дегидроциклизация будет применяться к реакциям, которые заканчиваются ароматическими продуктами; образование насыщенных (циклоалкановых) колец в дальнейшем будет называться циклизацией. … [Pg.274]
Первым металлическим катализатором, использованным для дегидроциклизации алканов (/), была платина на угле (10-40 мас.% Металла). Обычно он используется при атмосферном давлении и температуре не выше 300 ° C.Такие катализаторы не подходят для практических целей. Это причина того, что были разработаны коммерческие катализаторы двойного действия — обычно платина на оксиде кремния-оксид алюминия — 32). [Стр.278]
Катализаторы двойного действия содержат металлические и кислотные активные центры. Здесь не будет проводиться различие между моно- и мультиметаллическими катализаторами — тем более, что наши знания о последних типах катализаторов далеки от совершенства. [Стр.311]
Sinfelt et al. (120) наблюдали двукратное увеличение скорости ароматизации -гептана, когда содержание платины в их катализаторе, нанесенном на оксид алюминия, увеличивалось с 0.От 10 до 0,60%. В то же время скорость расширения метилциклопентанового кольца оставалась постоянной. Этот результат также служит доказательством катализируемой металлами ароматизации над двухфункциональными катализаторами без участия какого-либо циклического промежуточного соединения Cg. Циклизационная активность самой платины не зависела от природы носителя (109). Чистая кислая циклизация преобладала с олефиновым сырьем (30, 109). [Pg.313]
Особое внимание было уделено катализируемому кислотой расширению цикла. Sterba и Haensel (J19) сообщили, что скорость образования бензола из метилциклопентана увеличивается с увеличением содержания фтора в катализаторе (до 1.0% F с 0,3% Pt на оксиде алюминия). В то же время увеличение содержания платины также способствовало этой реакции (до 0,075% Pt с 0,77% F на оксиде алюминия). Это указывает на замечательное совместное действие катализатора двойного действия (119, с. 11). [Pg.314]
Парафиновая изомеризация тяжелого алканового сырья часто используется для изменения помутнения или температуры застывания дизельных или масляных фракций. Катализаторы этой реакции почти всегда являются катализаторами двойного действия из Pt, нанесенными на одномерный цеолит. Использование одномерного цеолита позволяет контролировать изомеризованный продукт, содержащий несколько разветвлений, обычно метильных разветвлений (Таблица 12.4). [Pg.358]
Гидрокрекинг и гидроизомеризация — это связанные процессы разрыва связей и перегруппировки, которые для достижения своих целей основаны на использовании катализаторов двойного действия, работающих под высоким давлением водорода. Фактически, они имеют одни и те же фундаментальные механистические этапы и различаются, главным образом, степенью, в которой некоторые … [Pg.560]
Двухфункциональные катализаторы, имеющие как металлические, так и кислотные центры, вызывают более сложные превращения. Карбокатионная циклизация и изомеризация, а также реакции, характерные для металлов, протекающие параллельно или в последующих стадиях, предлагают новые пути реакций.Альтернативные реакции могут привести к образованию одних и тех же продуктов различными многоступенчатыми путями. Механические смеси кислотных носителей (оксид кремния-оксид алюминия) и платины дали результаты, аналогичные результатам для платины, нанесенной на кислый оксид алюминия. 214,215 Это указывает на то, что близость активных центров не является требованием для бифункционального катализа, то есть две разные функции кажутся действовать самостоятельно. [Pg.54]
Эксперименты подтверждают, что структурные дефекты на периферии являются ключевыми для функции катализатора
Установка для эксперимента в Advanced Light Source лаборатории Беркли, в которой использовался инфракрасный свет (показан красным) и атомно-силовой микроскоп (средний и верхний) для изучения химического состава локальной поверхности покрытых частиц платины (желтый) размером около 100 нанометров в длину.Предоставлено: Еврейский университет Иерусалима.Дефекты и зазубрины на краях наноразмерных частиц платины и золота являются ключевыми точками химической реактивности, подтвердила группа исследователей, работающая в Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) Министерства энергетики США и Еврейском университете Иерусалима в Израиле: уникальный инфракрасный зонд.
Подобные эксперименты должны помочь исследователям настроить структурные свойства катализаторов, чтобы сделать их более эффективными в ускорении химических реакций.
Исследование, опубликованное 11 января в журнале Nature , является важным шагом в изучении того, как атомная структура наночастиц влияет на их функцию катализаторов в химических реакциях. Катализаторы, которые играют роль в производстве многих промышленных продуктов, таких как удобрения, топливо и пластмассы, представляют собой материалы, которые могут ускорить химические реакции и сделать их более эффективными, оставаясь неизменными в процессе.
Ученым известно, что материалы могут вести себя в наномасштабе иначе, чем в больших количествах, и что изменение их размера и формы может улучшить их свойства для конкретных целей.Этот новый метод позволил определить области на отдельных металлических частицах размером около 100 нанометров, которые наиболее активны в химических реакциях.
Исследователи объединили широкий спектр инфракрасного света, производимого усовершенствованным источником света (ALS) лаборатории Беркли, с атомно-силовым микроскопом, чтобы выявить различные уровни химической активности на краях отдельных наночастиц платины и золота по сравнению с их гладкими плоскими поверхностями.
Они использовали уникальную возможность в ALS, получившую название SINS (для инфракрасной наноспектроскопии на основе синхротронного излучения), для исследования детального химического состава, происходящего на поверхности частиц, и достигли разрешения до 25 нанометров.
«Это позволяет увидеть все это взаимодействие в химии», — сказал Майкл Мартин, старший научный сотрудник, отвечающий за инфракрасные лучи в ALS. «Вот что делает это особенным».
Ханс Бехтель, научный сотрудник лаборатории Беркли, который работает с инфракрасными лучами ALS, добавил: «Вы можете одновременно видеть реагенты и продукты, образующиеся в реакциях».
В ходе эксперимента исследователи покрыли металлические частицы слоем реактивных молекул и сфокусировали инфракрасный свет, производимый ALS, на крошечный наконечник (25 нанометров в диаметре) атомно-силового микроскопа.
Наконечник микроскопа в сочетании с сильно сфокусированным инфракрасным светом работал как чрезвычайно чувствительная антенна, отображая структуру поверхности отдельных наночастиц, а также детально раскрывая химию их поверхности.
Из коллекции наноразмерных частиц платины (слева) исследователи сосредоточили внимание на химии, происходящей на различных участках поверхности отдельных наноразмерных частиц платины, таких как та, которая находится справа, которая имеет размер около 100 миллиардных долей дюйма.Исследователи обнаружили, что химическая активность сосредоточена по краям частиц (красный кружок справа) с меньшей активностью в центральной области (черный кружок). Это изображение было получено с помощью атомно-силового микроскопа. Предоставлено: картографирование каталитических реакций на отдельных частицах с высоким пространственным разрешением, Nature , 11 января 2017 г.«Мы смогли увидеть точный отпечаток молекул на поверхности частиц и подтвердить хорошо известную гипотезу в области катализа», — сказал Элад Гросс, преподаватель Института химии и Центра нанонауки и исследований. Нанотехнологии в Еврейском университете Иерусалима, который руководил исследованием вместе с Ф.Дин Тосте, научный сотрудник отделения химических наук лаборатории Беркли и профессор химического факультета Калифорнийского университета в Беркли.
Знание точного уровня энергии, необходимой для запуска химических реакций (энергии активации), является ключом к оптимизации реакций и может снизить затраты в промышленном масштабе за счет экономии энергии.
«Этот метод может сказать вам не только, где и когда произошла реакция, но и определить энергию активации реакции на разных участках», — сказал Гросс. «То, что у вас есть, — это инструмент, который может ответить на фундаментальные вопросы исследования катализа. Мы показали, что области, которые сильно дефектны на атомном уровне, более активны, чем гладкие поверхности».
Эта характеристика связана с маленьким размером частиц, отметил Гросс. «По мере уменьшения размера частиц структура становится менее однородной и появляется больше дефектов», — сказал он.
Более мелкие частицы имеют большую площадь поверхности на частицу, чем более крупные частицы, а это означает, что больше атомов будет располагаться по краям. Атомы на краях частицы имеют меньше соседей, чем на ее гладких поверхностях, и меньшее количество соседей означает больше свободы для участия в химии с другими элементами.
Поскольку изучаемые химические реакции происходят очень быстро — менее чем за секунду — и метод ALS может занять около 20 минут для сканирования одного пятна на частице, исследователи использовали слой химически активных молекул, которые были прикреплены к поверхности частицы, как маркеры каталитической реакционной способности.
Дин Тосте (слева) из лаборатории Беркли и Калифорнийского университета в Беркли и Элад Гросс (справа) из Еврейского университета в Иерусалиме провели исследование химической реакционной способности крошечных частиц платины и золота на конкретных участках в Advanced Light Source лаборатории Беркли. Предоставлено: Рой Кальчмидт / Лаборатория Беркли.Каталитическая реакция в исследовании была аналогична той, что происходит в каталитических нейтрализаторах автомобилей с бензиновым двигателем. В каталитических нейтрализаторах используются частицы платины и другие материалы для преобразования выхлопных газов автомобилей в менее токсичные выбросы.
По словам исследователей, будущие эксперименты, запланированные с использованием метода БИНС, будут сосредоточены на документировании активных химических процессов, в которых для запуска реакций используются контролируемые потоки газов или жидкостей, а в будущих экспериментах для измерения эффектов могут использоваться различные давление и температура.
«Я думаю, что это будет очень интересный инструмент для дальнейших экспериментов и анализов, который может ответить на многие вопросы, на которые раньше нельзя было ответить», — сказал Гросс. «Этот инструмент дает нам возможность получить лучшее разрешение на три порядка, чем некоторые другие методы, что открыло очень широкую область для исследований катализа и химии поверхности.«
По словам исследователей, в будущих исследованиях в БАС можно будет объединить инфракрасные и рентгеновские методы для сбора более богатой химической информации. Уже есть планы по созданию нового инфракрасного луча в ALS, который увеличит мощность и возможности для инфракрасных химических исследований, а также запустит инфракрасные трехмерные структурные исследования в ALS.
Платина и оксид железа работают вместе.
Дополнительная информация: Чунг-Йе Ву и др., Картирование каталитических реакций на отдельных частицах с высоким пространственным разрешением, Nature (2017).DOI: 10.1038 / nature20795
Предоставлено Национальная лаборатория Лоуренса Беркли
Ссылка : Эксперименты подтверждают, что структурные дефекты на периферии играют ключевую роль в функционировании катализатора (2017, 11 января) получено 26 января 2021 г. с https: // физ.org / news / 2017-01-nanoscale-Catalysts-Devices.html
Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.
Catalyst 9500 и StackWise Virtual
Привет, ребята.Прежде всего, я хотел бы извиниться за отсутствие активности в этом блоге. Прошлым летом компания, в которой я работаю, была атакована программой-вымогателем NotPetya. В результате мы много месяцев работали совершенно сумасшедшие часы, чтобы восстановить все наши услуги и защитить нашу сеть. У меня просто не было свободного времени, чтобы писать в этом блоге. В любом случае сейчас дела обстоят намного стабильнее и стабильнее, поэтому я постараюсь вернуться к своим увлечениям.
Сегодня я хотел бы дать вам краткий обзор технологии StackWise Virtual , которую Cisco представила в Denali 16.3.3 IOS-XE.
Первоначально эту функцию поддерживала только платформа коммутации Catalyst 3850 48XS. На момент написания этих заметок Cisco объявила о поддержке этой функции во всех сериях Catalyst 9500.
Так что же тогда?
StackWise Virtual — это, по сути, новое название хорошо известной функции Virtual Switching System (VSS). Cisco упростила VSS и назвала его по-другому. Так родился SWV
Прежде всего, давайте рассмотрим основные компоненты технологий StackWise Virtual или Virtual Switching System.С этого момента я буду называть обе технологии SWV (в конце концов, этот пост о SWV)
- SWV Domain — это в основном идентификатор виртуального объекта, может быть любым от 1 до 255, но оба коммутатора должны иметь одинаковый идентификатор, иначе SWV не будет сформирован;
- Ссылка SWV — логическая ссылка, которая соединяет коммутаторы в домене SWV. Он используется для синхронизации информации о состоянии между переключателями активного и горячего резервирования, а также для пересылки данных.SWV Link может состоять из нескольких физических интерфейсов, обычно 2 или 4 (до 8). Он использует порт-канал 128, который зарезервирован для этого варианта использования. Эта ссылка используется исключительно протоколами NSF и SSO. Все данные, отправляемые по этой ссылке, инкапсулируются с использованием 64-байтового заголовка SWV (SVH).
- Связь с двойным активным обнаружением SWV — эта ссылка требуется для обнаружения сценария с двойным активным подключением, когда канал SWV не работает, но оба коммутатора работают. В таком случае оба коммутатора принимают на себя роль активного супервизора.Это плохо, хорошо? Следовательно, выделенный канал используется для обеспечения функциональных возможностей пульса . Примечание! Последние версии IOS-XE поддерживают двойное активное обнаружение через ePAgP MEC (см. Ниже).
SWV объединяет два (и только два) физических коммутатора в один логический объект. Отсюда и новое название — StackWise Virtual . Буквально похоже, что два коммутатора были уложены в стек с использованием оптоволоконных кабелей вместо варианта Cisco StackWise-480. Один коммутатор становится активным супервизором, который отвечает за все функции управления и контроля (протоколы L2 и L3).Однако оба коммутатора выполняют функции пересылки. Одним из самых больших отличий от стандартного StackWise-480 является пропускная способность кольца . Технология Cisco StackWise-480 на коммутаторах Catalyst 3850 и Catalyst 9300 обеспечивает полосу пропускания кольца 480 Гбит / с (скорость объединительной платы). С SWV добиться того же практически невозможно. Например, коммутатор Catalyst C9500-24Q имеет 24 порта 40 Гбит / с. Очень вероятно, что для канала SWV будет выделено 2 или максимум 4 порта. Это приводит к максимальной пропускной способности виртуального кольца 160 Гбит / с.
В случае классических каналов EtherChannels (и StackWise-480) коммутаторы обращаются к хеш-функциям, чтобы решить, какой порт / интерфейс будет использоваться для пересылки трафика. Нет ничего необычного в том, что трафик поступает на один коммутатор и пересылается через порт на другой коммутатор — пропускная способность объединительной платы 480 Гбит / с обеспечивает отсутствие задержек. Это поведение требует некоторого улучшения SWV, чтобы коммутаторы не отправляли данные на удаленный коммутатор через SWV Link. Многоканальные каналы EtherChannels (MEC) помогают решить эту проблему.
В случае MEC коммутатор пытается отправить данные, используя один из локальных интерфейсов, которые являются членами того же MEC. То есть к функциям хеширования по-прежнему обращаются, но объем ограничен локальными интерфейсами. Если MEC состоит из двух физических интерфейсов (по одному на коммутатор), то каждый коммутатор будет отправлять данные через свой локальный интерфейс. В качестве альтернативы, если MEC состоит из четырех физических интерфейсов (по два на коммутатор, как на картинке выше), то хэш-функции будут балансировать нагрузку трафика через два локальных интерфейса.То есть SWV Link не будет использоваться для пересылки данных на устройства Dual-Homed. В случае топологии, показанной выше, если коммутатор слева получает трафик, который будет направлен на нисходящий коммутатор (TOP), он будет балансировать нагрузку между интерфейсами Fo1 / 0/1 и Fo1 / 0/2 и не будет использовать Fo2 / 0/1 и Fo2 / 0/2, поскольку это связано с SWV Link.
Данные проходят через SWV Link к удаленному коммутатору, когда (a) все локальные члены MEC вышли из строя; и (б) данные поступают с / на устройства Single Homed (не рекомендуется).
Конфигурация SWV проста, просто выполните следующие шаги на обоих коммутаторах , чтобы создать объект SWV (пример основан на коммутаторах Catalyst 9500 24Q-A):
Коммутатор (config) # stackwise-virtual Switch (config-stackwise-virtual) # домен 10 Переключатель (config-stackwise-virtual) #exit Switch (config) #interface range Fo1 / 0 / 23-24 Switch (config-if-range) # stackwise-virtual link 1 Переключатель (config-if-range) #end Switch # запись в память Переключатель # перезагрузкаКоммутаторы
загружаются как единый логический объект, как и в случае со StackWise-480.Если вы знакомы с VSS, вы, вероятно, знаете, что номера коммутаторов необходимо настраивать в конфигурации домена VSS. В случае SWV вам придется использовать стандартные команды StackWise-480 для управления стеком, такие как
- переключатель число приоритет значение
- переключатель номер изменить номер новый номер
Конфигурация, показанная выше, создает канал SWV и включает двойное активное обнаружение с использованием Enhanced PAgP MEC (поведение по умолчанию, см. Ниже).Можно настроить выделенный канал Dual Active Detection, но лично я не вижу в этом смысла. В случае коммутаторов 40 Гбит / с, зачем тратить два порта 40 Гбит / с (по одному на коммутатор) на функцию тактового сигнала? Если предположить, что будет хотя бы один MEC (что, скорее всего, так), для работы двойного активного обнаружения не требуются выделенные интерфейсы. Двойное активное обнаружение ePAgP включено по умолчанию, но требует статического определения того, какие MEC могут использоваться для этой функции (например, доверенный MEC). Чтобы настроить функцию двойного активного обнаружения для определенного MEC, примените следующее (MEC должен быть в состоянии отключения администратора):
Switch (config) #interface Port-Channel ID Switch (config-if) #shutdown Переключатель (config-if) # stackwise-virtual Switch (config-stackwise-virtual) # двойное активное обнаружение pagp «поведение по умолчанию Switch (config-stackwise-virtual) # двойное активное обнаружение pagp trust channel-group ID Коммутатор (config-stackwise-virtual) #interface Port-Channel ID Switch (config-stackwise-virtual) # без выключения
Вместо использования пакетов приветствия Catalyst 9500 использует новые TLV ePAgP для уведомления нисходящего коммутатора о своем присутствии.Нисходящий коммутатор реплицирует эту информацию на удаленный участник SWV. Это делают оба члена домена SWV. Проще говоря, нисходящий коммутатор выполняет функцию повторителя для быстрых пакетов приветствия. Если SWV Link не работает, оба коммутатора по-прежнему видят друг друга, пока работает хотя бы один доверенный MEC. После обнаружения состояния Dual Active все порты, кроме SWV, на активном коммутаторе немедленно отключаются из-за ошибки. Устройства Single-Homed, подключенные к активному коммутатору, становятся недоступными, пока не будет исправлен SWV.
Чтобы подтвердить, что двойное активное обнаружение через ePAgP работает, выполните следующее:
Switch # show stackwise-virtual dual-active-detection pagp
Включено двойное активное обнаружение Pagp: Да
В режиме двойного активного восстановления: Нет
Группа каналов 1
Двойной активный партнер Партнер Партнер
Возможность определения порта Имя Версия порта
Fo1 / 0/1 Да SwitchA Fo1 / 1/1 1,1
Fo2 / 0/1 Да SwitchA Fo1 / 1/2 1,1
В группе каналов не настроены интерфейсыДавайте смоделируем состояние Dual Active, отсоединив кабели от обоих интерфейсов, которые образуют SWV Link.В тот момент, когда вы это сделаете, на коммутаторе с Active Supervisor генерируются следующие события (некоторые выходные данные опущены для простоты):
* 27 апреля 11: 10: 47.167:% NIF_MGR-6-PORT_LINK_DOWN: коммутатор 1 R0 / 0: nif_mgr: порт 0, LPN 23 на лицевой стороне стека, ссылка 0 - ВНИЗ. * 27 апреля, 11: 10: 47.167:% NIF_MGR-6-PORT_CONN_DISCONNECTED: коммутатор 1 R0 / 0: nif_mgr: порт 0, LPN 23 на передней линии связи стека 0 соединение ОТКЛЮЧЕНО: CONN_ERR_PORT_LINK_DOWN_EVENT * 27 апреля, 11: 11: 04.004:% NIF_MGR-6-PORT_LINK_DOWN: коммутатор 1 R0 / 0: nif_mgr: порт 1, LPN 24 на ссылке 0 переднего стека находится в состоянии DOWN.* 27 апреля, 11: 11: 04.004:% NIF_MGR-6-PORT_CONN_DISCONNECTED: коммутатор 1 R0 / 0: nif_mgr: порт 1, LPN 24 на передней линии связи стека 0 соединение ОТКЛЮЧЕНО: CONN_ERR_PORT_LINK_DOWN_EVENT Обнаружено двойное активное состояние: запуск режима восстановления, все интерфейсы, не относящиеся к SVL, отключены * 27 апреля 11: 11: 05.269:% PAGP_DUAL_ACTIVE-1-RECOVERY: PAgP, запущенный на Fo1 / 0/1, инициировал двухактивное восстановление: активный идентификатор 68ca.e462.b700 получен, ожидается 68ca.e462.b680 * 27 апреля, 11: 11: 05.269: SV в процессе ДВОЙНОГО АКТИВНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ * 27 апреля, 11:11:05.273:% PM-4-ERR_DISABLE: ошибка двойного активного восстановления обнаружена на Fo1 / 0/1, перевод Fo1 / 0/1 в состояние отключения из-за ошибки - , это повторяется для КАЖДОГО порта * 27 апреля, 11: 11: 10.497:% RF-5-RF_RELOAD: перезагрузка однорангового узла. Причина: отключен режим ожидания EHSA * 27 апреля, 11: 11: 10.505:% IOSXE_REDUNDANCY-6-PEER_LOST: активный обнаруженный коммутатор 2 больше не находится в режиме ожидания Переключатель (recovery-mode) #
Как видите, Active Supervisor мгновенно обнаруживает сценарий Dual Active через ePAgP (Fo1 / 0/1 является локальным участником MEC).Резервный коммутатор берет на себя роль активного супервизора, поэтому оба коммутатора теперь активны, но, поскольку также было обнаружено состояние Dual Active, исходный мастер отключает все свои интерфейсы. Следующие выходные данные подтверждают, что условие DA было инициировано активным супервизором.
Switch (recovery-mode) #show stackwise-virtual dual-active-detection pagp
Включено двойное активное обнаружение Pagp: Да
В режиме двойного активного восстановления: Да
Группа каналов 1
Двойной активный партнер Партнер Партнер
Возможность определения порта Имя Версия порта
Fo1 / 0/1 Нет Нет Нет Нет
В группе каналов не настроены интерфейсы. Инициировано: PAgP.
Запускается на интерфейсе: Fo1 / 0/1
Время срабатывания: 11:11:05.000 UTC, пт, 27 апреля 2018 г.
Получен id: 68ca.e462.b700
Ожидаемый идентификатор: 68ca.e462.b680 Чтобы выйти из состояния Dual Active (при условии, что канал SWV снова работает), необходимо перезагрузить коммутатор, который находится в режиме восстановления (бывший Active Supervisor). Игнорируйте предупреждения о том, что это активный коммутатор, и он перезагрузит весь стек. Этого не будет. Команда Reload перезагрузит только один коммутатор в сценарии с разделенным стеком. После включения переключателя и синхронизации конфигурации стек снова формируется.
Примечание! Коммутатор Reloaded станет резервным супервизором до тех пор, пока не будет перезагружен весь стек и в процессе выбора не будет выбран новый активный супервизор (с использованием настроенных приоритетов).
КонфигурацияSWV должна быть удалена вручную. Он не удаляется, если конфигурация удаляется с помощью функции «запись и стирание». Чтобы избавиться от конфигурации SWV, выполните следующие действия
Switch (config) #interface range Fo1 / 0 / 23-24, Fo2 / 0 / 23-24 Switch (config-if-range) # нет стековой виртуальной ссылки Переключатель (config-if-range) #exit Switch (config) # no stackwise-virtual Switch (config) #end Switch # запись в память Переключатель # перезагрузка
Надеюсь, эта информация была для вас полезной.
Как это:
Нравится Загрузка …