Нейтрализатор отработавших газов: Почему выходит из строя каталитический нейтрализатор — журнал За рулем

Содержание

Почему выходит из строя каталитический нейтрализатор — журнал За рулем

В системе выпуска всех современных автомобилей есть устройство для снижения токсичности отработавших газов - каталитический нейтрализатор. Рассмотрим его конструкцию и возможные неисправности.

Каталитические нейтрализаторы начали применять еще в прошлом веке для снижения токсичности отработавших газов автомобильного двигателя с искровым зажиганием.

Керамические соты каталитического нейтрализатора

Керамические соты каталитического нейтрализатора.

Керамические соты каталитического нейтрализатора.

Материалы по теме

Внутри нейтрализатора расположен пористый несущий материал — керамический блок с сотовой структурой. На поверхность керамического блока нанесен промежуточный слой активаторов, а поверх него — каталитически активный слой из благородных металлов (платины, палладия и родия). На каталитически активном слое происходят химические реакции, при которых ядовитые вещества отработавших газов: оксид углерода и оксиды азота — превращаются в диоксид углерода и элементарный азот, а углеводороды — в диоксид углерода и водяной пар.
Степень очистки отработавших газов в исправном нейтрализаторе достигает 98%.

Каталитический нейтрализатор работает без расхода активного вещества. В современных автомобилях с нормами токсичности Евро-4 и Евро-5 каталитические нейтрализаторы располагают максимально близко к выпускным отверстиям и крепят шпильками или болтами через прокладку к головке блока цилиндров.

Каталитический нейтрализатор (катколлектор)

Каталитический нейтрализатор (катколлектор) плотно компонуется с силовым агрегатом Лады Гранты.

Каталитический нейтрализатор (катколлектор) плотно компонуется с силовым агрегатом Лады Гранты.

Столь тесное соседство массивного и горячего каталитического нейтрализатора с двигателем затрудняет компоновку моторного отсека и приводит к повышению температуры в подкапотном пространстве. Но зато прогрев активной зоны катколлектора после пуска двигателя происходит быстрее. Ведь только прогретый катализатор способен эффективно очищать отработавшие газы. Каталитические реакции эффективно идут только при температуре свыше 300 градусов Цельсия.

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора.

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора.

Для правильной работы системы перед каталитическим блоком и сразу за ним устанавливают кислородные датчики (лямбда-зонды). Стоящий до нейтрализатора датчик называют управляющим, а установленный после — диагностическим.

В мировой практике используется и другое расположение каталитического нейтрализатора. Такая схема с расположением бочонка каталитического нейтрализатора под днищем автомобиля появилась на заре применения этого способа снижения токсичности отработавших газов и до сих пор используется, например, на автомобилях фирмы Renault при нормах Евро-4 и даже Евро-5.

Каталитический нейтрализатор

Каталитический нейтрализатор под днищем кроссовера Renault Duster

Каталитический нейтрализатор под днищем кроссовера Renault Duster

Система выпуска отработавших газов Lada 4x4

Система выпуска отработавших газов Лады 4x4, каталитический нейтрализатор расположен вдалеке от двигателя.

Система выпуска отработавших газов Лады 4x4, каталитический нейтрализатор расположен вдалеке от двигателя.

Каталитический нейтрализатор считается надежным элементом конструкции современного автомобиля, и производители не предусматривают регламента по его замене. То есть, по их мнению, срок службы катколлектора или элемента под днищем автомобиля должен быть равен сроку службы всего автомобиля. Тем не менее практика показала, что каталитические нейтрализаторы далеко не всегда служат безупречно.

Что может случиться с нейтрализатором?

Первой неисправностью активного элемента катколлектора является его оплавление, проявляющееся в виде спекания сот и приводящее к затрудненному проходу отработавших газов. Обычно это происходит после того, как превышен порог температуры газов в 900 градусов.

Каталитический нейтрализатор

Оплавление керамического блока захватывает пока не всю площадь. Но процесс происходит лавинообразно. Часть сот забита, остальные перегреваются и оплавляются дальше.

Оплавление керамического блока захватывает пока не всю площадь. Но процесс происходит лавинообразно. Часть сот забита, остальные перегреваются и оплавляются дальше.

Второй возможный сценарий повреждения катколлектора — это разрушение керамики. Иными словами, она начинает крошиться.

Каталитический нейтрализатор

Выкрошился сравнительно небольшой участок. Вопрос только в том, куда попадут частицы керамики?

Выкрошился сравнительно небольшой участок. Вопрос только в том, куда попадут частицы керамики?

И третий — это просто забитый продуктами неполного сгорания топлива и масла нейтрализатор, не дающий двигателю «дышать».

Каталитический нейтрализатор

Отработавшие газы практически не имеют выхода.

Отработавшие газы практически не имеют выхода.

Ряд производителей используют вместо керамической основы металлическую пористую структуру. В народе такое решение считают более прочным.

Каталитический нейтрализатор

Практика показывает, что вероятность разрушения такого нейтрализатора существует.

Практика показывает, что вероятность разрушения такого нейтрализатора существует.

Материалы по теме

Оплавление (спекание) сот диагностируется по падению мощности двигателя — разгон со временем становится все хуже, вплоть до того, что двигатель перестает набирать обороты «до отсечки» даже без нагрузки. Максимальная скорость — все ниже, а пуск двигателя, как холодного, так и прогретого, затрудняется. В дальнейшем он вообще перестает пускаться. При такой неисправности загорается сигнализатор Check-Engine, и вообще не заметить его трудно.

Гораздо коварнее дефект, при котором частицы керамики начинают выкрашиваться с поверхности сот. Причиной разрушения керамики чаще всего является некачественное топливо, которое догорает на такте выпуска. Причем крошение начинается в самой горячей зоне, на кромках сот, расположенных ближе к двигателю.

При работе двигателя на разных режимах может происходить заброс части отработавших газов обратно в цилиндры двигателя. Керамическая пыль, являющаяся абразивом и попавшая с потоком газов в цилиндр, быстро выведет из строя поршневую группу и приведет к задирам на стенках цилиндров.

Впрочем, опасно это явление далеко не для всех двигателей. Мы даже не будем говорить про модели, у которых нейтрализатор вопреки общемировым тенденциям закреплен под днищем автомобиля, а потому вредоносным частицам пришлось бы преодолеть почти метр «против течения». Некоторые производители благодаря применению верных конструктивных решений избежали этих проблем или сумели вовремя их устранить.

Как дела с гарантией?

Материалы по теме

Характерен пример с мотором QR фирмы «Ниссан». Эти двигатели, например, устанавливались на X-Trail первого поколения (Т-30). При пробеге не более 40–60 тыс. км происходил именно тот процесс, о котором мы писали выше. Двигатели выходили из строя по увеличенному износу цилиндров из-за частиц разрушенного керамического блока. Но компания «Ниссан» заняла по данному вопросу правильную позицию. Заменяли по гарантии блок цилиндров с поршневой и коленвалом (шорт-блок) и, естественно, катколлектор, причем на модернизированный. Тогда даже владельцы легко отличали новый катколлектор от старого по углу наклона кислородного датчика. С таким же явлением столкнулись и владельцы автомобилей Toyota Camry прошлого поколения, только там износ проявлялся позже, к пробегу около 100 тыс.км. И в этом случае встречались владельцы, успевшие по гарантии восстановить автомобиль, но были и те, кто не успел.

На фоне такого отношения к потребителю резко негативное отношение вызывает позиция, занятая концерном Kia. В сервисной книжке автомобилей этой марки до начала 2016 года красовалась надпись, что гарантийные обязательства на каталитический нейтрализатор простираются вплоть до 1(!) тысячи километров. Грубо говоря, на две заправки топливом, а потом «плохой русский бензин» может повредить каталитический нейтрализатор, но фирма за это уже не отвечает. Правда, с 2016 года гарантия на каталитический нейтрализатор была продлена до 150 тыс. км.

По мнению автора, гарантия на каталитический нейтрализатор должна быть продолжительностью не меньше, чем на автомобиль.

Теперь поподробнее рассмотрим, что следует и чего не следует делать владельцу автомобиля, чтобы нейтрализатор прослужил долго и счастливо.

Материалы по теме

Причины выхода из строя каталитического нейтрализатора:

  1. Плохое качество топлива — чаще всего с низким октановым числом. Система управления двигателем переходит на позднее зажигание. Это вызывает догорание смеси на выпуске и рост температуры отработавших газов.
  2. Неправильная работа системы зажигания (пропуски зажигания). Не сгоревшее в одном цилиндре топливо тут же поджигается и горит в нейтрализаторе.
  3. Механическое повреждение каталитического нейтрализатора. Повышенная вибрация силового агрегата и удары по катализатору приводят к крошению керамического блока.
  4. Термоудары. Мгновенное охлаждение раскаленного нейтрализатора при преодолении лужи, к примеру, может вызвать трещины керамического элемента.
  5. Неправильный состав топливовоздушной смеси, вызванный, например, неисправностью датчика кислорода. Тот же эффект вызовут негерметичные, льющие форсунки.
  6. Добавление присадок в бензин. Коктейли от непроверенных производителей или нарушение концентрации могут повышать температуру сгорания на выпуске.
  7. Самые новые конструкции двигателей с минимальной токсичностью запрограммированы на быстрый прогрев нейтрализатора. В условиях холодов для ускорения прогрева вначале блоки управления двигателем очень переобогащают смесь, которая догорает на поверхности нейтрализатора.
  8. В истории существовали откровенные дефекты конструкции нейтрализатора. Например, Suzuki проводила отзывную кампанию по сплошной замене нейтрализаторов на автомобилях SX4.

Из личного опыта

Вторая половина девяностых. Я работал менеджером по автопарку в коммерческой фирме. Шеф вызывает и говорит: Карину (Toyota Carina Е) продавать будем. Езжай на мойку, и чтоб двигатель блестел, как…

Toyota Carina Е

Toyota Carina Е

Toyota Carina Е

Материалы по теме

Ну я и поехал. Команду шефа о качестве мойки передал. А мотор, хоть и впрысковый, но имел одну катушку зажигания и высоковольтный распределитель. На выезде начались перебои в работе двигателя. До офиса всего-то метров 300. Недотянул. Автомобиль глохнет, и под днищем как будто реактивный двигатель начинает работать. Гудит, машина трясется. Я выскочил, отбежал, а из выхлопной трубы струя черной гари летит вперемешку с искрами.

В общем, погорело и перестало. Вернулся к машине, открыл капот, вскрыл крышку распределителя, а там болото. Влагу вытер, просушил и добрался-таки до офиса. А теперь ответьте на вопрос: где, по-вашему, горело топливо?

А если все-таки конец?

Вышедший из строя каталитический нейтрализатор на негарантийной машине заменять оригинальным сможет и захочет далеко не каждый. Дорого это. Какие варианты развития событий?

Материалы по теме

  1. Просто выбить начинку из нейтрализатора. Это требует перепрошивки блока управления, чтобы он «закрыл глаза» на сигнал со второго кислородного датчика, либо установки механической или электронной обманки. Механическая представляет собой втулку, в которой закреплен кусочек каталитического нейтрализатора, а электронная просто имитирует правильный сигнал датчика кислорода.
  2. Выбить начинку и установить вместо нее пламягаситель. Он представляет собой несколько камер с отверстиями, служащими для снижения температуры и давления газов. Это несколько уменьшает шум и облегчает режим работы других элементов системы выпуска отработавших газов. «Мозги» автомобиля предстоит обмануть, как описано выше.
  3. Установить вместо керамического блока универсальный ремонтный каталитический нейтрализатор. Чаще всего на металлической, а не керамической основе. Степень очистки будет немного ниже, но «вредителями» вы себя чувствовать не будете.

Расскажите, а как происходило ваше общение с «чудовищем под днищем» — каталитическим нейтрализатором: работает, вырезан, заменен?

С «историями болезней» автомобилей прошлых поколений можно познакомиться, пройдя по ссылке.

Каталитические нейтрализаторы - Что такое Каталитические нейтрализаторы?

Каталитический нейтрализатор (обиходное название – катализатор) предназначен для снижения токсичности отработавших газов

Нейтрализатор - устройство в выхлопной системе, предназначенное для снижения токсичности отработавших газов посредством восстановления оксидов азота и использования полученного кислорода для дожига угарного газа и недогоревших углеводородов.  

Основным требованием к успешной работе катализатора является стехиометрическое соотношение топлива и кислорода.

Задачей автомобильного каталитического нейтрализатора является снижение количества вредных веществ в выхлопных газах.

Среди них:

  • окись углерода (СО) - ядовитый газ без цвета и запаха;

  • углеводороды (CH), также известные как летучие органические соединения - один из главных компонентов смога, образуется за счет неполного сгорания топлива;

  • оксиды азота (NO и NO2, которые часто объединяют под обозначением NOx) ­­­­­­- также являются компонентом смога, а также кислотных дождей, оказывают влияние на слизистую человека.

Принцип работы

Каталитический нейтрализатор расположен либо на приемной трубе, либо сразу после нее.

Внутри корпуса каталитического нейтрализатора находится керамическая сотовая конструкция.

Соты нужны, чтобы увеличить площадь контакта выхлопных газов с поверхностью, на которую нанесен тонкий слой платиноиридиевого сплава.

Недогоревшие остатки (CO, CH, NO) касаясь поверхности каталитического слоя, окисляются до конца кислородом, присутствующим также в выхлопных газах.

В результате реакции выделяется тепло, разогревающее катализатор и, тем самым, активизируется реакция окисления.

В конечном итоге на выходе из катализатора (исправного) выхлопные газы содержат в основном N2 и СО2.

Катализаторы в дизельных двигателях

Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с сокращением выбросов NOx.

Одна из причин в том, что дизельные двигатели сами по себе функционируют в более низком температурном режиме, чем бензиновые, а преобразователи работают лучше при нагреве.

Некоторые ведущие эксперты в области «зеленого» автомобилестроения придумали новую выхлопную систему, которая помогает исправить этот недостаток.

Они впрыскивают водный раствор мочевины в выхлопную трубу до того, как газы достигнут преобразователя.

При этом возникает химическая реакция, которая уменьшает количество NOx.

Карбамид, также известный как мочевина - органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода.

Его можно обнаружить в моче млекопитающих и земноводных, что и объясняет такое название.

Мочевина реагирует с NOx с получением азота и водяного пара, снижая количество оксидов азота в выхлопных газах более чем на 90%.

Нейтрализаторы отработавших газов автомобильных двигателей.


Нейтрализаторы отработавших газов




Нейтрализаторы служат для снижения концентрации в отработавших газах токсичных компонентов. Основными токсичными веществами в отработавших газах являются оксид углерода (СО), группа оксидов азота (NOx, основной из них NO2) и углеводороды (CmHn).

Различают термические и каталитические нейтрализаторы.

В термических нейтрализаторах происходит полное восстановление СО в СО2 и догорании СН. Оксид углерода (СО) обладает значительной теплотой сгорания, но горит при температуре выше 700 ˚С.
Для сжигания оксида углерода отработавшие газы подогревают (при необходимости) в термоизолированной камере и подают в нее дополнительную порцию воздуха. Применение дополнительной подачи топлива для подогрева газов и нагнетание воздуха приводят к увеличению расхода топлива до 15 %.

Наиболее распространены каталитические нейтрализаторы. Их действие основано на понижении энергии, выделяющейся при химических процессах окисления токсических веществ, путем применения катализаторов (платины, палладия, родия).

Каталитические нейтрализаторы делятся по типу на окислительные (переводят СО в СО2) и восстановительные (расщепляют NOx на свободный азот и кислород), а также трехкомпонентные (нейтрализуют все три токсина – СО, СН и NOx, т. е. являются окислительно-восстановительными).

Каталитические нейтрализаторы могут быть однокамерными и двухкамерными. Носитель может быть керамический или металлический.

Чаще всего применяют трехкомпонентные нейтрализаторы. Наиболее эффективно они работают в сочетании с λ-зондами, однако и без них способны снизить выбросы токсинов на 50 %.
λ-зонд представляет собой датчик определения количества свободного кислорода в отработавших газах. По полученным от датчика данным электронный микропроцессор определяет коэффициент избытка воздуха α, корректируя после этого количество подаваемого в цилиндры топлива.

Эффективная работа каталитического нейтрализатора соответствует очень узкому диапазону значений коэффициента избытка воздуха (0,98≤α≤1). При отклонении состава горючей смеси от указанных значений эффективность действия катализатора резко падает.
Использование микропроцессора совместно с λ-зондом позволяет поддерживать состав смеси с точностью ±1 %.



Устройство каталитического нейтрализатора

Каталитический нейтрализатор состоит из металлического корпуса (Рис. 7), в котором находится носитель 2, покрытый активным каталитическим слоем.
Носитель может быть насыпной или монолитный, керамический или металлический. Чаще применяют монолитные нейтрализаторы из термостойкой керамики. В их корпусе выполнены каналы квадратного сечения. Поверхности каналов покрыты тонкой пленкой катализатора – платиной, палладием, родием (в соотношении 1:16:1). На один нейтрализатор требуется 1,5…3 г благородных металлов. Платина способствует окислительным процессам, родий – восстановительным.
Слоем благородных металлов покрывают предварительно нанесенный на керамику слой оксида алюминия, который увеличивает активную поверхность катализатора и стимулирует ускорение реакций.

Чтобы повысить сопротивление керамики ударным нагрузкам и компенсировать термическое расширение металлических деталей, между корпусом и перегородками помещают набивку из высоколегированной проволоки. Нормальная работа каталитических нейтрализаторов протекает при температуре 250 ˚С, т. е. после значительного прогрева двигателя. Наиболее эффективно они работают при температуре 400…800 ˚С, т. е. в оптимальном тепловом режиме двигателя. При более высокой температуре происходит спекание промежуточного слоя с катализатором, эффективность работы нейтрализатора снижается, и он преждевременно теряет работоспособность.

Причины выхода из строя катализаторов

В нормальных условиях автомобильный катализатор может выйти из строя после сгорания каталитического слоя - из-за уменьшения его площади катализатор не в состоянии дожигать до конца выхлопные газы и поэтому количество вредных веществ на выходе из глушителя увеличивается.

Наиболее часто катализаторы приходят в негодность из-за неисправности системы смесеобразования или системы зажигания. В этом случае соты забиваются и не дают возможности катализатору окислять смесь.
Повреждение автомобильного катализатора может произойти и из-за плохого качества бензина, в составе которого для искусственного увеличения октанового числа содержится большое количество тетраэтилсвинца. Тетраэтилсвинец покрывает часть каталитического слоя и не дает устройству полноценно выполнять свои функции.
Кроме того, причиной выхода катализатора из строя может быть попадание в камеру сгорания масла или антифриза, либо попадание воды на катализатор. Вредное влияние на долговечность катализаторов оказывает длительная работа двигателя на холостом ходу.

***

Токсичность отработавших газов двигателя


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Катализатор (каталитический конвертор)

Расшифровка чисто химического термина «катализатор» – вещество, не участвующее в реакции непосредственно, в присутствии которого происходит ускорение химической реакции или же вещество, делающее данную реакцию вообще возможной.   Автомобильный каталити́ческий конвертер (в просторечии катализатор) — устройство в выхлопной системе, предназначенное для снижения токсичности отработавших газов посредством восстановления оксидов азота и использования полученного кислорода для дожига угарного газа и недогоревших углеводородов. 

Основным требованием для успешной работы катализатора является стехиометрическое соотношение топлива и воздуха, действующее вещество – благородные металлы: платина, палладий или родий.


В каталитических конверторах используют два различных типа катализаторов:

- восстанавливающий катализатор и - окислительный катализатор. 

Оба типа состоят из керамической структуры (реже – металлический гофрированный лист), покрытой веществом - катализатором.

Идея заключается в том, чтобы увеличить площадь катализатора и свести к минимуму задействованное при этом количество самого катализатора, так как используемые материалы весьма дороги. Восстанавливающий катализатор - первый этап каталитического преобразователя. Он использует платину и родий чтобы уменьшить выбросы NOx. Когда молекула NO или NO₂ встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород - O₂. Окислительный катализатор - второй этап каталитического преобразователя. Он снижает количество несгоревшего топлива и окиси углерода в результате их взаимодействия со свободным кислородом на поверхности той же платины и палладия. На выходе, вместо страшной смеси окислов углерода, азота и несгоревших углеводородов имеем воду, углекислый газ и чистый азот. Но это в идеале.


Каталитические конверторы являются достаточно чувствительными реакторами. На их работоспособность влияет температура, состав топлива и отработанных газов, расход масла двигателем, сорт масла, режим работы двигателя.


Широкое использование каталитических преобразователей началось в 1975 году. Но создали их намного раньше, в 1953 году в Америке, когда инженер Юджин Хоудри, ознакомившись со сводками по увеличению быстрыми темпами смога в различных городах, был просто шокирован данными. После чего он и решил разработать прибор, который смог бы защитить окружающую среду от влияния на нее человеческого фактора. Но созданное устройство оказалось малоэффективным, так как необходимая очистка не получалась из-за содержания в бензине большого процента тэтраэтилсвинца (присадка для повышения октанового числа), и этот химический элемент не был запрещен к использованию в бензине почти до конца 20 века. Промышленный выпуск автокатализаторов был бессмысленным до тех пор, пока не внесли поправки в закон «Чистый воздух», запрещающие использование свинца.

Наличие соединений свинца в выхлопных газах приводило к оплавлению керамических сот каталитического конвертора и выхлопному газу становилось просто некуда выходить.


С запретом этилированного бензина, жизнь автомобильного катализатора не стала безоблачной.  

- Во-первых, со временем расходуются материалы катализатора, благородные металлы и ресурс катализатора при условии исправных систем двигателя составляет в среднем 80-150 тыс. км. пробега. Эффективность работы катализатора с пробегом ухудшается и растет шанс его загрязнения смолами и нагарами. Особенно увеличивает риск загрязнения повышенный расход масла двигателем. Не сгоревшие остатки масла и топлива уже не полностью окисляются и остаются на сотах в виде нагара, постепенно уменьшая проходное сечение для газов, как результат, мощность двигателя уменьшается. Если ситуация не приобрела необратимый характер, то катализатор можно очистить при помощи щелочных промывок или топливных присадок, которые способствуют выведению загрязнений. Классическое решение – использование присадки Liqui Moly Catalytic-System Clean 1 раз в 2 000 км при заправке топливом.


- Во-вторых, эффективность катализатора падает при больших пробегах из-за постепенного разрушения керамических сот. Процесс совсем не безболезненный для двигателя, так как система продувки очень многих современных двигателей предусматривает частичный подсос топливной смеси из выхлопного тракта обратно в камеры сгорания. В результате керамическая пыль попадает в цилиндры и вызывает абразивный износ. После диагностики такой проблемы необходимо полностью заменить катализатор. 

- В-третьих, наличие избытка железосодержащих  присадок в топливе, так же, как в случае с тетраэтилсвинцом, вызывает оплавление сот катализатора, процесс может дойти до того, что двигатель с оплавленным катализатором просто не заводится, так как отработавшим газам просто нет прохода. Выход – замена катализатора.


Как проверить катализатор на исправность?

Самый простой способ – на просвет. Через керамические каналы исправного катализатора свет проходит беспрепятственно. В случае затруднений со съемом этого агрегата, можно проверить противодавление, создаваемое катализатором при проходе газов и при высоких показателях признать агрегат неисправным.  

Можно ли безболезненно для автомобиля удалить катализатор вовсе?

На автомобилях ЕВРО2 можно, для более экологичных конструкций, как минимум, придется перешивать блок управления двигателем. Но следует помнить о своем долге перед потомками, об экологии. На некоторых современных автомобилях удаление катализатора невозможно вообще.

Как избежать проблем с катализатором и продлить его ресурс? Заправляться в проверенных местах, регулярно, раз в 2000 км, использовать очищающую присадку Catalytic-System Clean и проводить диагностику при каждом техническом обслуживании.

Не эксплуатировать автомобиль с неисправными свечами, высоковольтными проводами и ка тушкой.

Несгоревший бензин в катализаторе не только сокращает его ресурс, но и может привести к пожару из-за перегрева самого катализатора. Если возникнут проблемы – не тянуть с ремонтом. Помните, от исправности катализатора зависит ресурс двигателя!


Что такое катализатор на автомобиле, зачем он нужен и что будет, если его убрать

Автомобиль в системе выхлопа имеет каталитический нейтрализатор, который часто выходит из строя из-за некачественного топлива. Давайте разберемся, что это такое, для чего нужен и что делать в случае засора.

Что такое катализатор

Катализатор предназначен для очистки вредных выхлопов. Он расположен в системе выпуска, в процессе его работы происходят химические реакции: опасные вещества переходят в безопасные формы, после чего выбрасываются вместе с выхлопом. Пройдя этот путь выхлопные газы становятся чище. И как результат, автомобиль наносит меньший вред окружающей среде. 

Схема катализатора

Нейтрализатор работает только после нагрева до 300°C, сразу после запуска двигателя очистка не происходит.

Устройство каталитического нейтрализатора

Основой катализатора являются керамические или металлические соты. В зависимости от модели на стенки сот наносится микрослой из палладия и родия или иридия. Эти металлы обладают высокой химической активностью. Касаясь напыления, часть выхлопа входит с ним в химическую реакцию. Часть элементов, образовавшихся при сгорании топлива, связывается.

Современные катализаторы трехкомпонентные.

  • Первый элемент связывает оксиды азота.
  • Второй - удаляет часть несгоревших элементов топлива. В большей части удаляется окись углерода.
  • Третий элемент — это датчик. Он анализирует газы на выходе из катализатора, данные передаются в бортовой компьютер.

Трехкомпонетные катализаторы

Неисправности катализатора и их причины

Производители пишут, что срок службы нейтрализатора 100–150 тысяч километров. Но на практике проблемы могут возникнуть и при меньшем пробеге, особенно в больших городах, где часто приходится стоять в пробках. 

В зависимости от особенностей эксплуатации, замена каталитического нейтрализатора может производиться раз в 3–7 лет.

Основной причиной неисправности становится выгорание слоя металлов, покрывающих соты. Это естественный процесс, в результате которого качество выхлопа ухудшается. Бортовой компьютер показывает горящий «чек», а в некоторых случаях и вообще не позволяет мотору работать, выключая зажигание.

Ускоряет процесс выгорания и некачественное топливо. Зачастую у бензина увеличивают октановое число путем добавки свинца, это усиливает нагрузку на катализатор, уменьшая срок эксплуатации. В ситуации с дизельным топливом выход из строя может ускорить сам владелец, используя в зимнее время добавки-«антигель».

В некоторых случаях причиной поломки может стать неисправный двигатель. При неправильно выставленном зажигании и проблемах в системе питания (последнее особенно актуально для дизельных двигателей) выгорание каталитического слоя ускоряется.

Соты каталитического нейтрализатора

Диагностика автомобильного катализатора

Определить неисправность можно по нескольким признакам:

  • На панели приборов загорелась лампочка “Check Engine”. Она включается при любых ошибках мотора. В нашем случае, как результат нехарактерных показателей датчика, лямбда-зонд. Точно определить, что причина в катализаторе может диагностика сканером.
  • Снижение мощности двигателя. При неисправном катализаторе машина начинает троить, дергаться, хуже разгоняется. Причина в снижении пропускной способности каталитического нейтрализатора, связанной с частичным разрушением сот: они запекаются, забивают проход для выхлопных газов. В итоге мотор «задыхается».
  • Грохот под днищем. Обычно проявляется на высоких оборотах, изредка сразу после запуска. Причина в частичном разрушении керамической конструкции сот. Отпавшие частицы начинают биться о стенки катализатора под воздействием потока газов и центробежных сил.
  • Недостаточно сильный или ровный напор газов из глушителя. При исправном нейтрализаторе, поднеся руку к выхлопной трубе, можно ощутить слабую пульсацию, она возникает вследствие поочередной работы выпускных клапанов. Если поток ровный или ослабленный, вероятно проблема в разрушенных сотах катализатора.

Каталитический нейтрализатор не выходит из строя резко и неожиданно. Обычно перед отказом начинаются мелкие проблемы из списка выше.

Катализатор в разборе

Оригинал или аналог

Оригинальный катализатор - довольно дорогая вещь. Он не производится в нашей стране, все детали в автомагазинах импортные, поэтому на увеличение цены влияют пошлины.

При этом, в случае использования оригинальной детали, автомобиль сохраняет все режимы работы двигателя. Это положительно сказывается на экологии, а также на ресурсе мотора.

Все описанные ниже способы замены катализатора, носят только ознакомительный характер. Не рекомендуется пользоваться данными методами самостоятельно!

Из-за высокой цены автолюбители ищут альтернативу. Вариантов несколько:

  • универсальный катализатор;
  • пламегаситель.

Под универсальным катализатором подразумевается сразу две группы деталей. Первая — катализатор, подходящий под любой автомобиль. Довольно дорогая вещь, но работает безотказно. Второй вариант — блок с сотами. В этом случае в старый катализатор устанавливают новые соты. Недостатком данного варианта считается сложность с выбором сервиса для ремонта, не везде возьмутся за такую работу. Срок службы универсального нейтрализатора 60–90 тысяч километров.

Съём/Установка катализатора

Более дешевый и распространенный способ — пламегаситель. Он может быть готовым, просто предназначенным для установки вместо катализатора. Другой вариант — установка пламегасителя непосредственно в корпус нейтрализатора. Такой способ несколько сложнее, но позволяет скрыть факт замены детали при продаже автомобиля.

Иногда водители просто выбивают соты из корпуса. Способ дешевый, но может привести к увеличению уровня шума и урону экологии.

Особенности удаления катализатора из выхлопной системы

Ниже рассмотрим, какие нюансы удаления катализатора стоит учитывать. В первую очередь, нужно решить, как будет обходиться лямбда-зонд. После удаления нейтрализатора, датчик будет постоянно выдавать ошибку.

Чтобы обойти датчик, обычно делают обманку. Это проставка, которая отдаляет датчик от выхлопных газов, в результате он фиксирует больше кислорода. Обманку вкручивают на место датчика, и уже в нее устанавливают прибор. Такая система работает стабильно, хоть и имеет большое количество минусов. 

  • Любое вмешательство в конструкцию автомобиля приводит к снятию его с гарантии. Подумайте, что будет, если возникнет неисправность двигателя, которая попадает под гарантийный случай.
  • Невозможность пройти государственный техосмотр. Бортовой компьютер вы обманули, но вот при проверке на стенде, обман вскроется. В итоге, вы получите запрет на эксплуатацию транспортного средства. Со станции СТО, вы поедете уже на эвакуаторе.

Еще можно сделать перепрошивку ЭБУ. В результате система будет считать, имеющиеся показатели за норму. Для такой работы требуются дополнительные знания, а также программное обеспечение.

Предупреждения на приборной панели

При перепрошивке нарушаются нормальные циклы работы мотора. Он начинает работать в неправильном режиме. Это снижает ресурс силового агрегата примерно в два раза. В результате перепрошивка вместо экономии принесет вам только больше расходов.

Заключение

В случае возникновения проблем с катализатором, необходимо его заменить. Оптимальным решением будет установка оригинального нейтрализатора. Все аналоги и обманки могут привести к ускоренному выходу двигателя из строя, сделают невозможным получение диагностической карты, а также создадут дополнительную нагрузку на экологию.

Wolflubes - The Vital Lubricant - Блог

Эксперты в области фильтрации: DOC и DPF

DOC, или дизельный катализатор окисления, — это каталитический нейтрализатор, предназначенный для снижения уровня выбросов вредных углеводородов и окиси углерода. Конструкция DOC предусматривает ячеистую структуру для гарантии максимальной площади контакта между отработавшими газами и металлическими каталитическими нейтрализаторами, что приводит к разрушению углеводородов и распаду окиси углерода на CO2 и h3O. DOC — это разумное вложение средств, с которым ваш автомобиль становится экологически безопаснее. Вы сами увидите и почувствуете влияние DOC на качество отработавших газов вашего автомобиля.

Как и DOC, DPF, или дизельный сажевый фильтр, является мастером своего дела. Этот фильтр собирает и сжигает частицы, содержащиеся в отработавших газах. Аналогично DOC, эффективность окисления обеспечивается ячеистой структурой компонента. Для сжигания собранных частиц DPF использует тепло, выделяемое двигателем и DOC. Но не забывайте, что засорение DPF может привести к потере достигнутых экологических преимуществ. DPF работает в тесной смычке с DOC: для надлежащей работы фильтра без засоров в него не должно поступать слишком много углеводородов, а сжигание частиц происходит за счет тепла, выделяемого DOC. Какая слаженная работа!

Снижение содержания NOx

SCR, или селективный каталитический нейтрализатор, представляет собой каталитический нейтрализатор, предназначенный для снижения содержания оксидов азота (NOx) в отработавших газах. Для этого используется одна из трех дополнительных жидкостей: мочевина, безводный аммиак или водный аммиак. Отработавшие газы и жидкость-катализатор подаются в систему и проходят через конструкцию с металлическими каталитическими нейтрализаторами, которые стимулируют распад NOx на множество менее вредных веществ за счет присутствия мочевины.

Важность моторного масла

Система дополнительной обработки отработавших газов не соединена напрямую с циркулирующим в автомобиле моторным маслом. Другими словами, моторное масло не проходит через компоненты системы очистки. Но не стоит недооценивать важность выбора правильного масла, совместимого с вашей системой дополнительной обработки отработавших газов.

Сгорание топлива каждый раз сопровождается сжиганием небольшого количества моторного масла. Остатки сгоревшей смазки проходят через систему дополнительной обработки отработавших газов и могут повредить каталитические нейтрализаторы или стать причиной засорения одного из фильтров.

Постоянные инвестиции в инновационные технологии позволяют компании Wolf предлагать самую различную продукцию, совместимую с системами дополнительной обработки отработавших газов. Вся продукция, соответствующая категориям ACEA C1-C4 и E6/E9, гарантирует комплексную защиту совместимых дизельных двигателей и систем дополнительной обработки отработавших газов. Кроме того, наш ассортимент инновационной продукции в скором времени будет расширен за счет добавления спецификации ACEA C5.

Поиск подходящего моторного масла порой вызывает все больше трудностей. Но компания Wolf всегда готова помочь вам. Функция поиска продуктов от компании Wolf — это удобный инструмент, который поможет вам найти оптимальное моторное масло всего за несколько секунд. Просто укажите марку и тип дизельного автомобиля, чтобы узнать, какое моторное масло защитит не только ваш двигатель, но и систему дополнительной обработки отработавших газов.

Моторные масла

Описанные выше компоненты системы дополнительной обработки отработавших газов позволяют добиться большей экологичности двигателя, но вместе с тем остаются крайне уязвимыми. Именно поэтому выбор подходящей смазки для вашего автомобиля имеет столь большое значение. При работе двигателя сгорает небольшое количество моторного масла, остатки которого попадают во все три компонента очистки. Эти остатки могут засорить фильтр или помешать работе жидкости-катализатора или металлических каталитических нейтрализаторов. С автомобилями, оборудованными этими фильтрами, прежде всего несовместимы моторные масла, содержащие сульфатную золу. По этой причине ACEA (Ассоциация европейских производителей автомобилей) составила классификацию стандартов масел. Под категории C1-C4, E6 и E9 подпадают моторные масла для автомобилей, оснащенных системой дополнительной обработки отработавших газов. Недавно к ним добавился стандарт C5. Современная и инновационная продукция категории C5 обеспечивает комплексную защиту систем дополнительной обработки отработавших газов и еще большую экономию топлива. Специалисты Wolf Oil непрерывно занимаются разработкой новой продукции, поэтому советуем вам внимательно следить за нашими объявлениями о новых смазочных материалах!

Различные спецификации, множество тонкостей и непонятные сокращения могут сделать поиск подходящего моторного масла весьма утомительным. Именно поэтому компания Wolf разработала инструмент, который поможет найти моторное масло, оптимально подходящее для вашего автомобиля и обеспечивающее также защиту системы дополнительной обработки отработавших газов. Нажмите несколько кнопок — и вы найдете идеальное масло для вашего двигателя. Как производитель моторного масла, мы считаем своим долгом помочь каждому клиенту подобрать подходящую смазку, не забывая при этом об окружающей среде. Ведь мы сможем добиться экологичного будущего и умных технологий передвижения только все вместе.

Признаки засорения катализатора и методы предотвращение выхода из строя

Существует несколько признаков, указывающих на засорение каталитического нейтрализатора отработавших газов автомобиля. Давайте выясним, по каким же причинам возникает эта неприятная проблема.

А знаете ли вы?

Температура засоренного каталитического нейтрализатора может превышать отметку в 650 °С, что приводит к таким проблемам, как закипание трансмиссионной жидкости, выход системы трансмиссии из строя, пробуксовка сцепления и разгон двигателя до слишком высокого числа оборотов.

Каталитический нейтрализатор является неотъемлемой частью выпускной системы любого современного автомобиля. Он способствует поддержанию низкого уровня выбросов в соответствии с нормами токсичности, установленными для отработавших газов транспортных средств. Этот важный компонент расположен между двигателем и выхлопной трубой. Его внутренняя часть, выполненная по подобию медовых сот, изготовлена из керамики и покрыта веществами-катализаторами, такими как платина и палладий, с целью очистки отработавших газов от токсичных веществ. Катализаторы вступают в реакцию с газами и преобразуют несгоревшие углеводороды, окись азота и монооксид углерода в безвредные вещества – двуокись углевода, азот, кислород и воду. Как правило, каталитический нейтрализатор рассчитан на бесперебойную работу в течение не менее 10 лет. Но по тем или иным причинам возможно появление проблем еще до истечения этого срока. Радует то, что неисправный каталитический нейтрализатор подает определенные предупреждающие сигналы.

Признаки неисправности каталитического нейтрализатора


Любой механизм или устройство, какими бы прочными они ни были, рано или поздно выходят из строя, особенно если им приходится работать в критических условиях. Каталитический нейтрализатор, отвечающий за очистку выпускных газов от загрязняющих веществ, работает при достаточно высоких температурах. Однако поврежденный или засоренный нейтрализатор оказывает негативное влияние на эксплуатационные характеристики автомобиля, которые бдительный водитель не может не заметить.

Потеря мощности

Для человека, который не особо хорошо знаком с устройством автомобиля, самым главным признаком является потеря мощности двигателя во время движения вверх по склону. При этом появляется четкое ощущение, что двигатель работает под высокой нагрузкой. Даже начинающий водитель способен распознать такой признак засоренного каталитического нейтрализатора, как увеличение расхода топлива.

Повреждение вследствие термоудара

Осмотрите внешнюю поверхность каталитического нейтрализатора на предмет видимых повреждений. Обесцвечивание и/или деформация корпуса нейтрализатора – это явные признаки теплового разрушения субстрата в результате перегрева. Такие повреждения чаще всего объясняются слишком богатой топливной смесью, подаваемой в двигатель, в результате чего в каталитический нейтрализатор поступает несгоревшее топливо. Это топливо догорает в самом нейтрализаторе, попутно расплавляя его субстрат, что приводит к блокированию работы компонента.

Засорения препятствуют прохождению газов через каталитический нейтрализатор, провоцируя нагнетание противодавления в выпускной системе, что отрицательно сказывается на эффективности работы двигателя. Термоудар также возможен при прямом контакте горячего каталитического нейтрализатора со льдом или холодной водой, поскольку при этом может потрескаться внутренний субстрат, что, опять же, приводит к засорению и повышению температуры в нейтрализаторе и в конечном итоге к снижению мощности двигателя.

Кислородный датчик – это устройство, которое помогает блоку управления оценивать работу двигателя. Он установлен в выпускном коллекторе и предназначен для определения состава топливной смеси, то есть не слишком ли она богатая или бедная. Датчик подает на блок управления соответствующий сигнал, после чего блок управления регулирует состав подаваемой в двигатель воздушно-топливной смеси (идеальное соотношение воздуха и бензина – 14,7:1). Неисправный кислородный датчик может передавать на блок управления некорректные данные, в результате чего пострадает каталитический нейтрализатор.

Дребезжащий звук вследствие механического повреждения

Иногда камни и разный мусор, отлетающие от дороги, могут ударить по каталитическому нейтрализатору и повредить его внутренние элементы. Такие повреждения идентифицируются по вмятинам снаружи нейтрализатора. Если керамическая часть каталитического нейтрализатора треснула или полностью разломалась, появляется дребезжащий звук. Со временем это приведет к блокированию работы каталитического нейтрализатора и нагнетанию противодавления в выпускной системе.

Запах газов

Если выходящие из выхлопной трубы отработавшие газы имеют сернистый запах, напоминающий запах тухлых яиц, это однозначно говорит о засорении каталитического нейтрализатора. Когда кто-то сомневается, что снижение мощности двигателя связано с засорением нейтрализатора, ему достаточно принюхаться к выхлопным газам. Причина этой проблемы заключается в несоответствующем составе воздушно-топливной смеси. К сожалению, этот признак проявляется в последнюю очередь. Обнаружение проблемы на таком позднем этапе, как правило, означает невозможность восстановления каталитического нейтрализатора. Владельцу автомобиля, вероятнее всего, придется раскошелиться на новый нейтрализатор.

Методы предотвращения выхода каталитического нейтрализатора из строя

Пирометр

Рекомендуется время от времени проверять состояние каталитического нейтрализатора отработавших газов. Это можно сделать при помощи пирометра, представляющего собой инфракрасный термометр, который помогает определить температуру на входе и на выходе каталитического нейтрализатора. Если пирометр показывает температуру в более чем 95 °С, это свидетельствует о наличии проблемы. Скорее всего, это связано со слишком богатой топливной смесью. Пирометр, выявивший перегрев, позволяет своевременно выявить и устранить проблему.

Тестер противодавления

Этот прибор, устанавливаемый чуть выше кислородного датчика, позволяет измерить противодавление. Этот показатель, согласно данным из инструкций по эксплуатации автомобилей, должен быть ниже 0,068 атм при холостых оборотах двигателя и при закрытом дросселе не выше 0,272 или 0,340 атм, что зависит от модели автомобиля. Более точные данные содержатся в инструкции по эксплуатации вашего автомобиля.

Обнаружив признаки нарушения работы каталитического нейтрализатора отработавших газов, немедленно отправляйтесь в автомастерскую, чтобы квалифицированный механик выявил причину и устранил неисправность. Он имеет возможность проверить рабочие характеристики автомобиля, сняв каталитический нейтрализатор, чтобы понять, в нем ли заключается проблема. Находясь за пределами своей страны, обязательно ознакомьтесь с правилами и нормами, касающимися использования каталитического нейтрализатора. Дело в том, что законодательство некоторых стран категорически запрещает владельцам автомобилей снимать этот компонент самостоятельно. Также имейте в виду, что причиной перегрева может оказаться нагар на свечах зажигания, пропуски зажигания в цилиндрах, несоответствующая установка угла опережения зажигания, неисправные выпускные клапаны и т. д. В любом случае за помощью лучше обращаться к квалифицированным специалистам авторизированных сервисных центров.

Трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы ❱❱ Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор

Catalytic Exhaust Products Ltd. - специализированный производитель высокопроизводительных трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов для малых и больших двигателей. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор разработан для работы с двигателями с искровым зажиганием, работающими на природном газе, пропане и бензине, и обеспечивает эффективное снижение всех основных выбросов выхлопных газов. Окись углерода (CO) может быть снижена до 95% +, оксидов азота (NOx) и углеводородов (HC) до 90% +.Наш трехкомпонентный каталитический нейтрализатор прост в установке и надежен в эксплуатации. Трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы доступны в трех основных конфигурациях: P-модель (простая, полностью сварная), F-модель (зажимной тип) или полностью заменяемый глушитель очистителя. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор отлично сокращает смертельные выбросы в помещении и на улице. Обычно система с трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором применяется в газонокосилках, коммерческих / садовых, моечных машинах высокого давления, строительстве / промышленности, генераторах, водяных насосах, двигателях сельского и лесного хозяйства.Наши команды по продажам, инжинирингу и производству обладают опытом и знаниями в различных отраслях, поэтому ваш трехкомпонентный каталитический нейтрализатор будет соответствовать вашим ожиданиям или превосходить их.

Основные протекающие реакции каталитического окисления:

ДЛЯ ОКСИДОВ АЗОТА (NO x ):
NO x + CO → N 2 + CO 2
NO x + H 2 → H 2 O + N 2

ДЛЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА (CO):
CO + O 2 → CO 2

ДЛЯ УГЛЕВОДОРОДОВ (HC):
H 2 + O 2 → H 2 O
HC + O 2 → CO 2 + H 2 O

Характеристики нашего трехкомпонентного каталитического нейтрализатора

  1. ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЕ КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ
    Наши трехкомпонентные каталитические преобразователи имеют высококачественное платино-родиевое покрытие, которое очень аккуратно распределяется по однородному высокопористому покрытию.Покрытие из благородного металла Platinum-Rhodium и Washcoat равномерно распределены по сердцевине из металлического сплава. Конечным результатом являются неизбирательные каталитические реакции с высокой эффективностью, которые приводят к очень низким выбросам выхлопных газов. При использовании в сочетании с рекомендованными регуляторами соотношения воздух / топливо можно ожидать эффективности преобразования загрязняющих веществ, превышающей 98%.

  2. ПРЕВОСХОДНАЯ ТЕПЛОВАЯ И ФИЗИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ
    Наши трехкомпонентные каталитические преобразователи изготовлены из устойчивых к высоким температурам и коррозионно-стойких сплавов нержавеющей стали.Толстые фиксаторы из сплава нержавеющей стали используются для обеспечения поддержки и устойчивости входных и выходных поверхностей металлического сердечника. Эффекты сильного теплового удара и сильной вибрации сведены к минимуму. Каталитические нейтрализаторы модели большего размера (модели 12 SXT и выше) оснащены переключателями впускного потока для равномерного распределения потока выхлопных газов и повышения эффективности работы.

  3. НИЗКАЯ ОГРАНИЧЕНИЕ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ
    Наши трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы имеют высокопрочные ультратонкие металлические сердечники, которые минимально ограничивают количество выхлопных газов во время работы.Даже в условиях высокой нагрузки / скорости средний КПД двигателя практически не изменяется. В нормальных условиях ограничение противодавления выхлопных газов составляет от 6,0 до 9,0 дюймов водяного столба (в зависимости от температуры выхлопных газов).

  4. НИЗКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И ПРОСТОТА УСТАНОВКИ
    Наши трехкомпонентные каталитические преобразователи разработаны для простоты установки и обслуживания с минимальным временем простоя оборудования. Большое разнообразие конфигураций конуса на входе / выходе (труба с наружной / внутренней резьбой NPT, фланцы ANSI, труба O.Д. и др.).

FAQ

Что такое трехкомпонентный каталитический нейтрализатор?

Каталитический нейтрализатор - это устройство, используемое в системах контроля выбросов. Он снижает вредные выбросы выхлопных газов за счет преобразования токсичных загрязнителей (побочных продуктов сгорания топлива) в менее токсичные газы.

Существует несколько основных типов каталитических нейтрализаторов, но трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (иногда называемый трехкомпонентным глушителем) является наиболее эффективным и наиболее часто используемым в настоящее время.Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор окисляет окись углерода и углеводороды и восстанавливает окислы азота.

Каталитические нейтрализаторы могут использоваться в двигателях внутреннего сгорания, работающих на газе или дизельном топливе. Чаще всего они ассоциируются с двигателями автомобилей и других транспортных средств, но могут использоваться с широким спектром других типов двигателей. Например, в генераторах, водяных насосах и газонокосилках могут использоваться каталитические нейтрализаторы.

Как работает трехкомпонентный катализатор?

Катализатор - это химическое вещество, которое ускоряет реакцию, оставаясь неизменным.В трехкомпонентном катализаторе катализаторами служат драгоценные металлы, такие как платина или палладий. Роль драгоценных металлов заключается в ускорении скорости следующих реакций:

  • Оксиды азота восстанавливаются до азота и кислорода.
  • Окись углерода окисляется до двуокиси углерода.
  • Несгоревшие углеводороды окисляются до диоксида углерода и воды.

Сам преобразователь представляет собой металлический ящик с двумя трубами. Входная труба втягивает дым от двигателя, а выходная труба соединена с выхлопом.Внутри конвертера находится керамическая сотовая структура, покрытая катализаторами.

Какие бывают типы каталитических нейтрализаторов?

Есть 3 типа каталитических нейтрализаторов, с которыми вы можете столкнуться:

  1. Двусторонний: двусторонний каталитический нейтрализатор часто называют «окислительным» конвертером. Окисляет окись углерода и углеводороды.
  2. Трехходовой: Трехходовой преобразователь работает так же, как двухходовой, но также восстанавливает оксиды азота до азота.
  3. Трехходовой плюс: также называемый «двухсторонним» конвертером, трехходовой плюсовой конвертер включает в себя подачу воздуха для повышения уровня кислорода. Однако эти преобразователи используются редко, поскольку они не так эффективны, как существующие трехпозиционные преобразователи.
  4. Какие три катализатора чаще всего используются в каталитических нейтрализаторах?

    Основная ценность каталитического нейтрализатора - это катализаторы для реакций, которые служат для снижения вредных выбросов выхлопных газов.Наиболее часто используемые драгоценные металлы, которые действуют как катализаторы в каталитических нейтрализаторах, - это платина, палладий и родий.

    • Платина может действовать как катализатор как реакций восстановления, так и окисления.
    • Родий действует как катализатор восстановления.
    • Палладий действует как катализатор реакций окисления.

    Другие материалы, которые можно использовать, включают церий, марганец, железо и никель.

    Все ли автомобили оснащены трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами?

    Из-за правил выбросов во многих странах, большинство автомобилей, выпускаемых с середины 80-х годов, будут иметь версию нынешнего трехкомпонентного каталитического нейтрализатора.

    Двухкомпонентные каталитические нейтрализаторы были представлены в 1970-х годах, когда Закон США о чистом воздухе (CAA) означал, что производители автомобилей должны были существенно сократить выбросы. Таким образом, вы можете увидеть старые автомобили, в которых все еще есть двусторонние преобразователи.

    Поскольку они не касались оксидов азота, были введены трехходовые преобразователи с плюсом. Их довольно быстро вытеснили более эффективные современные трехходовые преобразователи в начале 80-х, но вы все еще можете встретить некоторые трехходовые преобразователи в старых автомобилях.

Каталитический нейтрализатор и анализаторы выхлопных газов

В Bridge Analyzers мы с гордостью можем сказать, что корни нашей компании прочно укоренились в области испытаний на выбросы и настройки производительности вилочных погрузчиков, мотоциклов, спортивных автомобилей и любого другого двигателя, который сжигает топливо, независимо от того, используется ли топливо. тип - дизельное топливо, бензин, пропан, СНГ или КПГ.

Наши клиенты чаще всего используют нашу серию анализаторов выхлопных газов для проведения испытаний на выбросы на вилочных погрузчиках, мотоциклах и спортивных автомобилях, особенно на старинных автомобилях и маслкарах, которые существовали до появления каталитических нейтрализаторов в массовом порядке в середине 1970-х годов .

До 1975 года - года, когда Агентство по охране окружающей среды США сделало каталитические нейтрализаторы обязательными, - большинство автомобилей все еще работали на карбюраторах, и выбросы не были основной проблемой для производителей автомобилей, правительства или водителей; но по мере того, как негативные последствия загрязнения стали становиться все более очевидными, а цены на нефть начали постепенно расти, автопроизводители, а также правительственные учреждения, такие как U.S.E.P.A, начали искать способы повышения топливной эффективности и снижения уровней выбросов.

Одним из способов достижения этой цели был переход от карбюраторов к системам впрыска топлива. Хотя системы впрыска топлива были более дорогими, чем карбюраторные, их популярность выросла из-за того, что они снижали выбросы при одновременном повышении экономии топлива и в то же время увеличивали мощность и производительность двигателя. Широкое распространение в автомобильной промышленности систем впрыска топлива во многом помогло сократить выбросы и сделать вождение автомобиля более экологичным, но только после появления каталитического нейтрализатора в 1975 году экологичность действительно стала одной из основных целей автомобилестроения. промышленность.

Каталитический нейтрализатор - это простое устройство, которое устанавливается в выхлопной трубе. Его единственная цель - преобразовать «грязные» выхлопные газы, такие как углеводороды (HC), монооксид углерода (CO) и оксид азота (NOx), в безвредные водяной пар и диоксид углерода (CO2). Каталитические нейтрализаторы делают это, перегревая «грязные» молекулы выхлопных газов в камере преобразователя, а затем подвергая их воздействию катализатора, который чаще всего представляет собой смесь драгоценных металлов, таких как платина, родий и палладий, и в этот момент они, как если бы чудесным образом обезвреживаются водяной пар и экологически чистый углекислый газ (СО2).Научное название вышеуказанного процесса - окислительно-восстановительная реакция, которая представляет собой комбинацию реакции окисления с реакцией восстановления. В своей статье «Как работают каталитические нейтрализаторы» Карим Найс и Чарльз Брайант резюмируют приведенное выше обсуждение, говоря: «Работа каталитического нейтрализатора состоит в том, чтобы преобразовывать вредные загрязнители в менее вредные выбросы, прежде чем они когда-либо покинут выхлоп автомобиля». Их статья подробна и очень хороша, и для тех из вас, кто хочет глубже погрузиться в науку о том, как работают каталитические нейтрализаторы, это отличное чтение.

Обсудив все, что у нас есть до сих пор, давайте уделим время, чтобы обсудить нашу первоначальную тему каталитических преобразователей и их взаимосвязи с анализаторами выхлопных газов.

После того, как системы впрыска топлива и каталитические нейтрализаторы стали широко использоваться, мы обнаружили, что большая часть нашего бизнеса по анализаторам выхлопных газов имела дело в основном с более старыми карбюраторными автомобилями, настройкой характеристик мотоциклов и вилочными погрузчиками. Какое-то время мы предполагали, что механикам и инженерам, которые занимались двигателями с каталитическими нейтрализаторами, просто не нужны наши анализаторы выхлопных газов, поскольку каталитический нейтрализатор уже совершил магию своей окислительно-восстановительной реакции на выхлопные выбросы.По мере того, как мы проводили дополнительные исследования и разговаривали с клиентами о том, как они используют наши анализаторы выхлопных газов, мы поняли, что они используют их более совершенными способами, чем мы предполагали. Для нас это была отличная новость. Они не только использовали его для анализа выхлопных газов, но также использовали его в качестве одной из своих предварительных диагностических мер при работе с кодами ошибок OBD-II, а также использовали его в качестве основного способа получения реальных данных для расчета эффективности каталитического нейтрализатора. . Если вам интересно, код ошибки OBD-II для эффективности каталитической системы - P0420.

В следующих статьях мы рассмотрим, как некоторые из наших клиентов используют наши анализаторы выхлопных газов, а также рассмотрим, как выполнять диагностический тест для определения эффективности каталитического нейтрализатора.

Благодарим за прочтение и не стесняйтесь обращаться к нам с любыми вопросами, которые могут у вас возникнуть о нашей полной линейке анализаторов выхлопных газов. Мы хотели бы услышать от вас.

Связанные

Каталитические нейтрализаторы: как они работают и предотвращение краж.

Если вы не знаете, что такое каталитический нейтрализатор, не теряйте из-за этого сон.Эта технология не нова, и сегодня она присутствует практически в каждом автомобиле на дороге, но нет реальной причины, по которой каталитические нейтрализаторы должны быть в центре внимания любого автомобилиста большую часть времени. Они работают в фоновом режиме, используя химические реакции для очистки выхлопных газов вашего автомобиля от вредных газов. Если ваша не сломается или, как это становится все более распространенным в последние годы, кто-то не попытается ее украсть, беспокоиться не о чем.

В этом руководстве мы объясняем все, что вам нужно знать о каталитических нейтрализаторах - от того, как они работают, до материалов и драгоценных металлов, используемых в них - и как защитить ваш автомобиль от кражи каталитического нейтрализатора…

Как работают каталитические нейтрализаторы?

Каталитические нейтрализаторы превращают вредные вещества в выхлопных газах автомобиля, такие как оксид углерода, оксид азота, диоксид азота и углеводороды, в менее вредные вещества, такие как диоксид углерода и водяной пар, посредством химических реакций.

Внутренняя часть «кошки» обычно заполнена сотовой структурой, на которую нанесено покрытие, содержащее катализатор - вещество, которое вступает в реакцию с выхлопными газами, изменяя их химическую структуру.

Драгоценные металлы, такие как палладий, родий и платина, обычно используются в качестве катализаторов, и они имеют внутреннюю ценность, а это означает, что их стоит утилизировать и утилизировать, когда автомобиль списан. К сожалению, эти драгоценные металлы также делают каталитические нейтрализаторы мишенью для воров.

Каталитические нейтрализаторы должны работать при высоких температурах до 400 градусов, чтобы максимально повысить их эффективность. Чтобы достичь этой оптимальной рабочей температуры, первые блоки были расположены близко к двигателю автомобиля, но это вызвало свои собственные проблемы, и кошка постепенно перемещалась дальше по выхлопной системе, подальше от источника тепла двигателя.

В современных автомобилях каталитический нейтрализатор находится под автомобилем по направлению к выпускному отверстию выхлопной системы, в таком положении, которое делает его доступным для воров, которые могут вырезать весь блок из-под автомобиля.

Типы каталитических нейтрализаторов

Существуют различные типы каталитических нейтрализаторов. Простая «двусторонняя» катализатор окисления превращает оксид углерода (CO) в диоксид углерода (CO2) и углеводороды, которые в основном представляют собой частицы несгоревшего топлива, в диоксид углерода и воду. На современных автомобилях устанавливаются более совершенные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, которые делают то же самое, а также снижают выбросы оксида азота (NO) и диоксида азота (NO2), которые вместе более известны как NOx, основная причина локального образования воздуха. загрязнение.

• Что такое AdBlue?

Дизельные автомобили обычно оснащены специальными каталитическими нейтрализаторами, которые позволяют снизить выбросы дизельных двигателей с воспламенением от сжатия. Эти установки с катализатором окисления дизельного топлива обычно сочетаются с дополнительными технологиями очистки выхлопных газов, такими как рециркуляция выхлопных газов, дизельные фильтры твердых частиц для улавливания сажи и селективное каталитическое восстановление, в котором для удаления NOx используются инъекции раствора мочевины AdBlue.

Кража каталитического нейтрализатора

Количество случаев кражи каталитического нейтрализатора из автомобилей в 2019 году резко увеличилось, при этом общее количество случаев кражи за год примерно в 10 раз выше, чем в 2018 году.

Отчеты предполагают, что рост может быть отнесен на счет проблем с цепочкой поставок, из-за которых дилерам стало труднее обеспечить замену каталитических преобразователей через официальные каналы, что привело к возникновению черного рынка. Однако исторически самой большой движущей силой краж были зарубежные рынки драгоценных металлов внутри единиц. Каталитические нейтрализаторы, украденные в Великобритании, часто незаконно вывозятся за границу, а металлы перерабатываются.

Стоимость, связанная с заменой украденного каталитического нейтрализатора, может достигать 2 000–3 000 фунтов стерлингов, и эта цифра завышена из-за того, что воры обычно наносят машине ущерб при снятии устройства.Хотя кражи каталитических нейтрализаторов по-прежнему случаются редко, есть несколько простых шагов, которые вы можете предпринять, чтобы защитить свой автомобиль ...

  • Припаркуйте автомобиль в закрытом гараже или на хорошо освещенном месте на виду у всех, чтобы задняя часть автомобиля была близко к стена или забор.
  • Нанесите номер VIN вашего автомобиля на корпус каталитического нейтрализатора.
  • Попросите местный гараж приварить болты к каталитическому нейтрализатору или используйте другие коммерческие противоугонные устройства, которые затруднят его удаление.

История каталитического нейтрализатора

Каталитические нейтрализаторы существуют с 19 века, когда металлические цилиндры, содержащие фильтры, покрытые платиной, иридием и палладием, устанавливались на ранних французских легковых автомобилях в попытке очистить дым, выходящий из их выхлопы. Технология была впервые запатентована французом Юджином Гудри, который переехал в Лос-Анджелес в 1930-х годах и основал компанию под названием Oxy-Catalyst, которая установила каталитические преобразователи в промышленных дымоходах для борьбы со смогом.

• Стандарты выбросов Euro 6 и их значение для вас

Уже установив свои фильтры на складские вилочные погрузчики, к 1950-м годам Гудри начал исследовать технологию каталитического нейтрализатора для использования на автомобилях и получил патент на свою конструкцию в 1956 году. Использование этой технологии на серийных автомобилях не получило широкого распространения до тех пор, пока свинец, блокирующий химические реакции, происходящие в каталитических нейтрализаторах, не был удален из бензина, и производители не были вынуждены ужесточить правила выбросов автомобилей.

Сегодня подавляющее большинство автомобилей с двигателем внутреннего сгорания на дорогах имеют каталитический нейтрализатор, и для разных моделей используются различные типы. Многие автомобили также имеют дополнительные системы, такие как рециркуляция выхлопных газов, дизельные сажевые фильтры и технология избирательного каталитического восстановления на основе AdBlue, которые работают с «кошкой», чтобы способствовать дальнейшей очистке выхлопных газов автомобилей.

Вы стали жертвой кражи каталитического нейтрализатора? Дайте нам знать в комментариях ниже...

Как работают каталитические нейтрализаторы?

Как работают каталитические нейтрализаторы? - Объясни это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 20 октября 2020 г.

Почерневшие здания и удушье улицы - если это ваш опыт когда вы открываете входную дверь утром, вы, вероятно, живете в большом такой город, как Лос-Анджелес, Лондон, Париж или Пекин. Автомобили, автобусы и грузовики стали большим подарком миру, потому что они помогают нам перемещаться себя (и то, что нам нужно) быстро и качественно.Но их загрязнение двигателя портит места, где мы живем и вредит нашему здоровью. К счастью, сейчас большинство автомобилей оснащены уменьшающие загрязнение единицы, называемые каталитическими преобразователи (иногда называемые "коты" или "кошки-минусы"), которые превращают вредные химические вещества в выхлопных газах автомобиля превращаются в безвредные газы, такие как готовить на пару. Давайте подробнее рассмотрим эти блестящие гаджеты и то, как они Работа!

Иллюстрация: Основная концепция каталитического нейтрализатора: он сидит между двигателем вашего автомобиля и выхлопной трубой, он забирает грязный воздух и удаляет из него значительное количество загрязнений с помощью химических катализаторов.

Почему двигатели загрязняют окружающую среду

Фото: Колонны Парфенона в Афинах, Греция, почернели из-за загрязнения автомобиля. Афины - один из самых загрязненных автомобильным транспортом городов мира. Фото Майкла М. Редди любезно предоставлено Геологическая служба США.

Автомобильные двигатели работают на бензине или дизельном топливе, которые сделаны из нефти. Большая часть нашей нефти образуется, когда останки крошечных морских существ гниют, нагреваются и сдавливаются слои горных пород морского дна.Нефть состоит из углеводородов (молекулы, построенные из атомов углерода и водорода) потому что живые организмы тоже в основном состоят из этих атомов.

Теоретически, если вы сжигаете любое углеводородное топливо с кислородом из воздуха, вы выделяете много энергии и не производят ничего, кроме углекислого газа и воды, которые являются чистыми и относительно безвредными. Однако на практике бензин представляет собой смесь около 150 различных химикатов, не только углеводородов, но и добавок, и он горит не так чисто, как хотелось бы.Это означает, что вы обычно получаете загрязнение воздуха как побочный продукт. Загрязняющие газы, производимые автомобильными двигателями, включают: ядовитый газ, называемый монооксидом углерода, а также ЛОС (летучие органические соединений) и оксидов азота, вызывающих «смог» (вид удушья, загрязнение транспортных средств, которое мы все знаем и ненавидим).

Рекламные ссылки

Что такое каталитический нейтрализатор?

Загрязняющие газы состоят из вредных молекул, но эти молекулы сделаны из относительно безвредных атомов.Итак, если бы мы могли найти способ расщепление молекул после того, как они покидают двигатель автомобиля и до они выбрасываются в воздух, мы могли бы решить проблему загрязнение - по крайней мере, некоторая его часть. Это работа каталитического нейтрализатора.

Фото: экспериментальный новый каталитический нейтрализатор. тестируется под автомобилем. Фотография любезно предоставлена ​​Юго-Западным исследовательским институтом и Министерство энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DoE / NREL).

Эти гаджеты намного проще, чем кажется.Катализатор это просто химическое вещество, которое заставляет химическую реакцию идти быстрее без самого себя меняется в процессе. Это немного похоже на тренера по легкой атлетике, который стоит на обочине трассы и кричит бегунам, чтобы те ехали быстрее. В тренер никуда не бежит; он просто стоит, машет руками, и заставляет бегунов разгоняться. В каталитическом нейтрализаторе Задача катализатора - ускорить удаление загрязнений. Катализатор изготовлен из платины или аналогичного платиноподобного металла. такие как палладий или родий.

Каталитический нейтрализатор - это большой металлический ящик, прикрепленный болтами к днищу автомобиля, из которого выходят две трубы. Один из них («вход» преобразователя) подключен к двигателю и выводит горячие загрязненные пары из цилиндров двигателя (где топливо сгорает и вырабатывает энергию). Вторая труба («выход» преобразователя) подсоединяется к выхлопной трубе (выхлопной трубе). Когда газы из выхлопных газов двигателя обдувают катализатор, на его поверхности происходят химические реакции, разлагающие загрязняющие газы и превращающие их в другие газы, которые достаточно безопасны, чтобы безвредно выбрасывать их в воздух.

Одна очень важная вещь, которую следует отметить в отношении каталитических нейтрализаторов, заключается в том, что они требуют, чтобы вы используйте неэтилированный бензин, потому что свинец в обычном топливе «отравляет» катализатор и не позволяет ему поглощать вредные вещества в выхлопных газах. газы.

Что происходит внутри преобразователя?

Фото: Инженеры постоянно стараются улучшить производительность каталитических нейтрализаторов, например, путем разработки катализаторов, которые более эффективно работают на более низкие температуры.Это пример низкотемпературного катализатора окисления из оксида олова и платины. Фото CPL Bryant V любезно предоставлено Исследовательским центром NASA в Лэнгли (NASA-LaRC).

Внутри конвертера газы проходят через плотные соты. конструкция из керамики с покрытием с катализаторами. Сотовая структура означает, что газы соприкасаются с большая площадь катализатора сразу, поэтому они быстрее преобразуются и эффективно.

Обычно в одном катализатор:

  • Один из них решает проблему загрязнения оксидом азота с помощью химический процесс, называемый восстановлением (удаление кислорода).Это расщепляет оксиды азота на азот и кислородные газы (которые безвредны, потому что они уже существуют в воздухе вокруг нас).
  • Другой катализатор работает за счет противоположного химического процесса, называемого окислением (добавление кислород) и превращает окись углерода в двуокись углерода. Другая реакция окисления превращает несгоревшие углеводороды в выхлопных газах в диоксид углерода и воду.

Фактически, одновременно происходят три разные химические реакции. Вот почему мы говорим о трехкомпонентных каталитических нейтрализаторах.(Некоторые, менее эффективные преобразователи проводят только вторые две (окислительные) реакции, поэтому они называются двухкомпонентными каталитическими нейтрализаторами.) После того, как катализатор выполнил свою работу, из выхлопной трубы выходит в основном азот, кислород, углекислый газ и вода (в виде готовить на пару).

Насколько эффективны каталитические нейтрализаторы?

Диаграмма: Эффективность каталитических нейтрализаторов. Кошки имеют большое значение для выбросов, поскольку трехходовые преобразователи дают значительное дополнительное преимущество по сравнению с двусторонними преобразователями.Цифры показывают загрязняющие вещества в граммах на километр на расстоянии 80 000 километров. Диаграмма составлена ​​Explain that Stuff.com с использованием данных Агентства по охране окружающей среды США (1990 г.) для легковых автомобилей с бензиновым двигателем, приведенных в таблице 3.2 (стр. 75) документа «Загрязнение воздуха автотранспортными средствами: стандарты и технологии контроля выбросов», Faiz et al. Всемирный банк, 1996.

Каталитические нейтрализаторы

в основном предназначены для уменьшения непосредственного локального загрязнения воздуха - грязного воздуха, в котором вы едете, - и эта диаграмма, безусловно, свидетельствует об их эффективности.Тем не менее, люди иногда задаются вопросом, действительно ли они такие зеленые, как кажутся. Важно помнить, что они сокращают выбросы , а не полностью их устраняют.

Одна проблема заключается в том, что они действительно работают только при высоких температурах (более 300 ° C / 600 ° F или около того), когда двигатель успевает прогреться. Первым типам каталитических нейтрализаторов обычно требовалось около 10–15 минут для разогрева, поэтому они были совершенно неэффективны в течение первых нескольких километров / миль пути (или любой части очень короткого пути).Современные конвертеры прогреваются всего за 2–3 минуты; даже в этом случае в это время все еще могут происходить значительные выбросы.

Таблица

: Каталитические нейтрализаторы становятся эффективными только при высоких рабочих температурах. Эта диаграмма показывает эффективность типичного устройства при преобразовании окиси углерода в диапазоне различных температур. Оксиды азота преобразуются с несколько большей эффективностью, а углеводороды - с несколько меньшей эффективностью. При высоких температурах окись углерода преобразуется с наименьшей эффективностью из трех.

Другой вопрос, увеличивают ли они выбросы парниковых газов. Мы думаем о двуокиси углерода как о безопасном газе, потому что он не токсичен в повседневных концентрациях. Тем не менее, это не совсем безобидно, потому что теперь мы знаем, что это основная причина глобального потепления и изменения климата. Некоторые люди считают, что каталитические нейтрализаторы ухудшают изменение климата, потому что они превращают окись углерода в двуокись углерода. Фактически, окись углерода, производимая вашим автомобилем, в конечном итоге сама по себе превращается в углекислый газ в атмосфере, поэтому каталитический нейтрализатор не имеет никакого значения в этом отношении: он просто уменьшает угарный газ, который автомобиль выбрасывает на улицу, когда он едет. улучшение качества местного воздуха.

Но когда дело доходит до изменения климата, автоинженеры и экологи давно отметили еще одну серьезную проблему. Хотя кошки превращают большинство оксидов азота в азот и кислород, они также производят небольшие количества закиси азота (N2O), парникового газа, который более чем в 300 раз сильнее углекислого газа. Проблема в том, что при таком большом количестве транспортных средств даже небольшое количество закиси азота становится серьезной проблемой. Еще в 2000 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата отметила: «Внедрение каталитических нейтрализаторов в качестве меры борьбы с загрязнением в большинстве промышленно развитых стран приводит к значительному увеличению Выбросы N2O от автомобилей с бензиновым двигателем." К счастью, новые каталитические нейтрализаторы производят значительно меньше закиси азота, чем старые. Тем не менее, хотя каталитические нейтрализаторы, безусловно, помогли нам справиться с краткосрочным загрязнением воздуха, есть опасения, что когда дело доходит до долгосрочного изменения климата, они могут усугубить ситуацию.

Как работает каталитический нейтрализатор

До того, как были разработаны каталитические нейтрализаторы, отработанные газы автомобильного двигателя направлялись прямо в выхлоп выхлопную трубу и в атмосферу.Каталитический нейтрализатор находится между двигателем и выхлопной трубой, но он не работает как простой фильтр: он меняет химический состав выхлопных газов, переставляя атомов, из которых они сделаны:

  1. Молекулы загрязняющих газов откачиваются из двигателя мимо сотового катализатора, выполненного из платины, палладия или родия.
  2. Катализатор расщепляет молекулы на атомы.
  3. Затем атомы рекомбинируют в молекулы относительно безвредных веществ, таких как углекислый газ, азот и вода, которые безопасно выдуваются через выхлоп.

Работают ли каталитические нейтрализаторы для дизельных двигателей?

График

: Грязные дизели? Только малая часть выбросов дизельного двигателя (около одного процента) - это загрязнение. Этот один процент состоит в основном из оксидов азота (около 50 процентов) и твердых частиц с относительно небольшими количествами моноксида углерода, углеводородов и диоксида серы. Построено с использованием цифр из публикации Ибрагима Аслана Решитоглу и др., «Выбросы загрязняющих веществ от транспортных средств с дизельным двигателем и систем нейтрализации выхлопных газов», «Чистые технологии и экологическая политика», январь 2015 г., том 17, выпуск 1, в котором приводятся данные из «Выбросы дизельного топлива и их контроль» М.Хаир и В. Маевски. Society of Automotive Engineers, Inc., Warrendale, PA: 2006.

.

В дизельных двигателях могут использоваться и используются каталитические нейтрализаторы, но есть несколько важных отличий. от того, как они работают в бензиновых двигателях.

  • В дизелях вместо трехкомпонентных катализаторов используются двухкомпонентные катализаторы окисления. (которые решают только угарный газ и углеводороды), и специально разработанные работать с дизельными выхлопами, которые значительно холоднее бензиновых.
  • Поскольку у них нет катализаторов восстановления, дизельные двигатели производят гораздо более высокие выбросы оксидов азота в выхлопные трубы, чем бензиновые двигатели.(Существуют различные другие механизмы, которые дизели могут использовать для борьбы с выбросами NOx, но мы не будем здесь вдаваться в подробности.)
  • Каталитические нейтрализаторы в дизельных двигателях действительно помогают снизить выбросы твердых частиц (в основном сажи), хотя и незначительно; в частности, они устраняют один тип твердых частиц, известный как растворимая органическая фракция, SOF, состоящий из углеводородов, связанных с сажей. Дизельные сажевые фильтры (DPF) должны использоваться для значительного воздействия на выбросы сажи из двигателя.
  • Помимо автомобилей, дизельные двигатели, как правило, приводят в движение автомобили гораздо большего размера, чем бензиновые (например, огромные строительные машины), со значительно большей мощностью выхлопных газов.Вместо одного каталитического нейтрализатора, установленного между двигателя и выхлопной трубы, они могут иметь несколько отдельных блоков, установленных параллельно, чтобы справиться с более крупной выхлопной трубой. объем газа (как на схеме ниже).

Иллюстрации: Большие дизельные двигатели могут производить гораздо больший объем выхлопных газов, поэтому им, возможно, придется использовать несколько каталитических нейтрализаторов «параллельно». В этой конструкции Caterpillar 1990-х годов огромный преобразователь (серый) имеет диаметр около 1 м (3,3 фута). Выхлопной газ входит слева (1), равномерно разделяется на потоки блоком распределения потока (2, синий), проходит через один из семи отдельных блоков каталитического нейтрализатора (3, красный), подавляется системой шумоглушителя (4 , зеленый) и выходы, несколько очищенные, через выхлопную трубу (5).Иллюстрация из патента США 5 578 277: Модульный каталитический нейтрализатор и глушитель для двигателя внутреннего сгорания Скотта Т. Уайта и др., Caterpillar, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Кто изобрел каталитический нейтрализатор?

« Мне нравится делать вещи реальностью, и именно этим занимаются инженеры - они берут основы науки и заставляют вещи происходить .. »

Джон Дж. Муни, пионер катализаторов

Кого мы благодарим за то, что сделали улицы и города безопаснее и чище? Французский инженер-химик Юджин Гудри (1892–1962) запатентовал то, что, кажется, было самым первым каталитический нейтрализатор в США, зарегистрировав изобретение 5 мая 1950 г. и получив его (Патент США 2674521: Каталитический нейтрализатор выхлопных газов) четыре года спустя, 6 апреля 1954 г.Гудри ранее изобрел каталитический крекинг , промышленный процесс Многие крупные сложные органические химические вещества в нефти разделены на десятки полезных продуктов, включая бензин. После этого он экспериментировал с различными видами автомобильного топлива и делал их чище. Хотя он осознавал растущую проблему загрязнения воздуха, его идеи намного опережали свое время: Каталитические нейтрализаторы были «отравлены» свинцовыми присадками, используемыми в бензине для улучшения характеристик.К счастью, в 1970-х годах люди начали осознавать опасность свинца, токсичного тяжелого металла. В 1973 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) выпустило отчет, демонстрирующий, как свинец наносит вред здоровью людей, что положило начало медленному процессу удаления свинца из бензина. Первые практические каталитические нейтрализаторы появились вскоре после этого, в середине 1970-х годов, и с тех пор используются в автомобилях.

Изображение: оригинальный каталитический нейтрализатор Юджина Гудри из его патента 1950 года.По сути, это набор концентрических металлических трубок (синего цвета), через которые проходят выхлопные газы. Чистый воздух всасывается через вентиляционные отверстия (желтые) с помощью трубки Вентури (оранжевая). Как и в случае с современным котом, Хаудри объясняет, что «нанесенный мелкодисперсный металлический катализатор предпочтительно представляет собой платину», хотя можно использовать другие подобные металлы; В отличие от современной кошки, катализатор (зеленый) не расположен в виде сот, а установлен в шестнадцати отдельных кольцах (красных) с интервалами вдоль трубки, причем каждое из них работает параллельно.Изображение из патента США 2 674 521: Каталитический нейтрализатор выхлопных газов, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Houdry изобрел основной катализатор окисления для борьбы с оксидом углерода. Усовершенствованные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, которые также могут нейтрализовать оксиды азота, были разработаны в начале 1970-х гг. Карл Кейт (1920–1988), Джон Муни (1929–2020) и инженеры-химики из Engelhard Corporation. Помимо удаления большего количества загрязняющих веществ, они начинают очищать выхлопные газы намного быстрее, чем предыдущие преобразователи, поэтому они более эффективны при более коротких поездках.

Изображение: В улучшенной конструкции Карла Кейта и Джона Муни есть два отдельных каталитических нейтрализатора. Загрязненные газы выходят из двигателя (красный, 10) и выпускного коллектора (оранжевый, 11) через первый катализатор (зеленый, 13), а затем второй (25), расположенный на некотором расстоянии, прежде чем выйти через выхлопную трубу (серый , 26). Иллюстрация из патента США 3,896,616: процесс и оборудование, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

  • Каталитический контроль загрязнения воздуха: коммерческая технология Рональда М.Хек, Роберт Дж. Фаррауто, Суреш Т. Гулати. John Wiley & Sons, 2016. Тщательно исчерпывающее руководство по теме, которое начинается с основ химии катализа, а затем переходит к преобразователям бензиновых и дизельных двигателей, стационарным источникам и таким темам, как контроль озона в самолетах и ​​очистка атмосферного воздуха.
  • «Загрязнение воздуха от транспортных средств: стандарты и технологии контроля выбросов» Асифа Файза, Кристофера С. Уивера и Майкла П. Уолша. Публикации Всемирного банка, 1996 г.Интересный технический отчет с акцентом на то, как на практике контролируются выбросы в наиболее развитых и загрязненных городах мира. Включает множество полезных цифр и таблиц, а также сравнение эффективности законодательства о выбросах в разных странах. Вы также можете скачать его в формате PDF с исследовательского сайта Всемирного банка.
  • Автомобильные каталитические преобразователи Кэтлин К. Тейлор. Springer, 1984/2012. Немного устарело, но все же полезно для справочной информации.

Новостные статьи

  • Воры по всей стране скользят под машинами, проникая в каталитические нейтрализаторы Хироко Табучи, The New York Times, 21 февраля 2021 года.Драгоценные металлы по-прежнему делают каталитические нейтрализаторы привлекательной мишенью для воров.
  • Джон Дж. Муни, изобретатель каталитического нейтрализатора, умер в возрасте 90 лет по сообщению Сэма Робертса, The New York Times, 25 июня 2020 года. Оглядываясь на жизнь инженер, который первым изобрел трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы.
  • Заявление об изобретении более чистого двигателя: BBC News, 22 января 2010 г. Шотландский изобретатель утверждает, что разработал двигатель с охлаждением, который практически не производит выбросов твердых частиц (сажи).
  • «Когда платина взлетает, каталитический нейтрализатор нагревается» Мэтью Феникс. Wired, 17 февраля 2008 г. Почему воры считают, что из-за роста цен на платину каталитические нейтрализаторы стоит украсть
  • Преобразователи автомобилей
  • сокращают смог, но способствуют глобальному потеплению, Мэтью Уолд. The New York Times, 29 мая 1998 г. EPA выпускает отчет, в котором освещаются проблемы с оксидом азота.
  • Каталитические нейтрализаторы действительно «зеленые» ?: The Guardian, Notes and Queries. Читатели высказывают свое мнение о том, действительно ли кошки помогают планете.
  • Каталитический нейтрализатор: Большое «Если» 1975 года Роберта У. Ирвина. The New York Times, 13 октября 1974 г. Эта статья из архивов показывает, как автомобильная промышленность серьезно беспокоилась об эффективности каталитических нейтрализаторов, когда они были впервые представлены в середине 1970-х годов.

Патенты

  • Патент США 2674521: Каталитический нейтрализатор для выхлопных газов, автор Юджин Худри, 6 апреля 1954 г. В этом очень удобном для чтения патенте Хаудри объясняет, почему он разработал каталитические конвекторы, и различные технические проблемы, которые ему пришлось решить в процессе (например, решение газы, образующиеся при различных условиях вождения).
  • Патент США 3,896,616: процесс и устройство, авторы Карл Д. Кейт и Джон Дж. Муни, 29 июля 1975 г. Другой очень удобный для чтения патент, в нем описан улучшенный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, используемый в большинстве современных автомобилей.
  • Патент США 4 672 809: Каталитический нейтрализатор для дизельного двигателя, автор Ричард К. Корнелисон и Уильям Б. Реталлик, W. R. Grace and Co, 16 июня 1987 г. Описывает некоторые проблемы, связанные с работой каталитического нейтрализатора с выбросами дизельного двигателя.
  • Патент США 5,578,277: Модульный каталитический нейтрализатор и глушитель для двигателя внутреннего сгорания Скотта Т.Уайт и др., Caterpillar, 26 ноября 1996 г. В этом патенте объясняется, как несколько каталитических блоков работают вместе над выхлопными газами очень большого дизельного двигателя.

Практические статьи

  • «Тестирование и ремонт каталитических нейтрализаторов», Морт Шульц, Popular Mechanics, декабрь 1985 г. Датированная, но все же очень интересная статья, в которой объясняются различные типы каталитических преобразователей и исследуются причины их неисправности.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2007, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис.(2007/2020) Каталитические нейтрализаторы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/catalyticconverters.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте ...

OBDII

Выхлоп



Выхлопной и каталитический нейтрализатор

Система выпуска и каталитического нейтрализатора предназначена для безопасного отвода выхлопных газов от двигателя, снижения шума двигателя, снижения выбросов из выхлопной трубы и поддержания оптимальной топливной эффективности.Эти газы могут нанести вред вам и окружающей среде, если с ними не обращаться должным образом. Убедитесь, что в передней части выхлопной системы нет отверстий, которые могут привести к плохому контролю за выбросами. И убедитесь, что выхлопные газы не попадают в салон, где они могут вызвать у вас серьезные проблемы, включая головокружение, головокружение и даже смерть.

Выхлопная система и каталитический нейтрализатор обычно не содержат движущихся частей, однако система чрезвычайно важна для активного контроля за загрязнителями выхлопных газов.Коллектор и трубопровод выхлопной системы уносят газы, образующиеся при сжигании топлива и воздуха в камере сгорания двигателя. Датчик кислорода, датчик обратной связи системы управления двигателем, расположенный в передней части выхлопного потока, измеряет, насколько эффективно топливо и воздух сжигались в камере сгорания.

Благодаря точному контролю сигнала датчика кислорода система управления двигателем чрезвычайно быстро регулирует количество топлива, подаваемого в камеру сгорания, обеспечивая максимальную топливную эффективность и создавая смесь выхлопных газов, оптимизированную для очистки каталитическим нейтрализатором.Выхлопные газы проходят через каталитический нейтрализатор, где вредные компоненты выхлопных газов: оксиды азота, углеводородов и монооксидов углерода (NOx, HC и CO) превращаются в безвредную воду и диоксид углерода (h3O и CO2).

Когда преобразованные выхлопные газы покидают каталитический нейтрализатор, они проходят через другой кислородный датчик, который сигнализирует системе управления двигателем, насколько эффективно каталитический нейтрализатор смог очистить вредные загрязнители выхлопных газов. Оттуда выхлопные газы проходят через стандартные компоненты выхлопной системы, включая глушитель (глушители), резонатор (ы), трубы и выхлопные трубы.Давайте подробнее рассмотрим некоторые компоненты выхлопных газов и каталитического нейтрализатора и их функции, в том числе то, как каталитический нейтрализатор изменяет химический состав выхлопных газов.


Обзор выбросов выхлопных газов

Выхлопные газы состоят из вредных молекул, но эти молекулы состоят из относительно безвредных атомов. С помощью химии и технологии катализаторов мы можем разделить молекулы после того, как они покинут зону сгорания автомобиля, на безвредные частицы, прежде чем они будут выброшены в воздух.Эти процессы происходят внутри горячего каталитического нейтрализатора.

Катализатор - это просто химическое вещество, которое ускоряет химическую реакцию, не меняя ее и не расходуя в процессе. В каталитическом нейтрализаторе задача катализатора - ускорить расщепление вредных молекул. Катализатор изготовлен из платины или аналогичного платиноподобного металла, такого как палладий или родий.

В каталитическом нейтрализаторе работают два различных типа катализатора: катализатор восстановления и катализатор окисления.Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим катализатором, обычно платиной, родием и / или палладием. Идея состоит в том, чтобы создать структуру, которая подвергает максимальную площадь поверхности катализатора потоку выхлопных газов, а также минимизирует необходимое количество катализатора.

Автомобили OBD II оснащены трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами. Это относится к трем регулируемым выбросам, которые он помогает уменьшить. Катализатор восстановления - это первая ступень каталитического нейтрализатора.В нем используются платина и родий, чтобы уменьшить выбросы NOx. Когда молекула NO или NO2 контактирует с катализатором, катализатор вырывает атом азота из молекулы и удерживает его, высвобождая кислород в форме O2. Атомы азота связываются с другими атомами азота, которые также прилипают к катализатору, образуя N2. Например: 2NO => N2 + O2 или 2NO2 => N2 + 2O2 2NO => N2 + O2 или 2NO2 => N2 + 2O2. Катализатор окисления - это вторая ступень каталитического нейтрализатора. Он уменьшает количество несгоревших углеводородов и окиси углерода, сжигая их над платиновым и палладиевым катализатором.Этот катализатор способствует реакции CO и углеводородов с оставшимся кислородом в выхлопных газах. Например: 2CO + O2 => 2CO2.


Выпускной коллектор

Выпускной коллектор прикрепляется к головке блока цилиндров и забирает выхлопные газы из каждого цилиндра и объединяет их в одну трубу. Коллектор традиционно изготавливается из чугуна. Новые коллекторы могут быть изготовлены из нержавеющей стали, стали или алюминия. Для большинства конфигураций с рядным цилиндром имеется только один выпускной коллектор.На двигателях с V-цилиндровым расположением цилиндров, типичных для двигателей V-6 и V-8, обычно имеется один выпускной коллектор на ряд цилиндров. Выпускные коллекторы работают в экстремальных условиях с быстрыми изменениями температуры, которые могут вызвать растрескивание или ослабление прокладок и соединительных соединений, что приведет к утечке выхлопных газов.

В некоторых выпускных коллекторах датчик кислорода перед каталитическим нейтрализатором или датчик кислорода перед каталитическим нейтрализатором ввинчивается в центральное место, которое подвергает наконечник датчика кислорода воздействию смеси газов из всех цилиндров.Если эта конструкция используется на двигателях V-6 или V-8, в каждом коллекторе будет датчик кислорода.


Каталитический нейтрализатор

Эта деталь, похожая на глушитель, преобразует вредные угарный газ и углеводороды в водяной пар и углекислый газ. Некоторые конвертеры также уменьшают вредные оксиды азота. Преобразователь устанавливается между выпускным коллектором и глушителем.

Каталитический нейтрализатор представляет собой большой металлический контейнер цилиндрической формы, расположенный в потоке выхлопных газов рядом с двигателем.Впускная труба преобразователя соединена с двигателем и пропускает горячие загрязненные выхлопные газы из цилиндров двигателя. Выход преобразователя подключен к выхлопной трубе. Когда газы из двигателя проходят через катализатор, на его поверхности происходят химические реакции, разлагающие загрязняющие газы и превращающие их в другие газы, которые можно безопасно возвращать в атмосферу.

Температура, при которой каталитический нейтрализатор начинает работать, составляет около 600 градусов по Фаренгейту, при нормальном рабочем диапазоне около 1400 градусов по Фаренгейту.При добавлении несгоревшего топлива в выхлопные газы рабочая температура преобразователя может сильно возрасти. Если температура достигает 2000 градусов по Фаренгейту или выше, керамические соты начинают разрушаться и ослабевать, а металлы катализатора могут плавиться. Это ускоряет процесс старения и приводит к снижению эффективности преобразователя. Когда эффективность преобразователя снизилась до точки, при которой транспортное средство может превышать предел загрязнения, PCM включает лампу проверки двигателя и устанавливает диагностический код неисправности.

Неустраненный перегрев является основной причиной засорения каталитического нейтрализатора. Основной причиной здесь часто является засорение свечей зажигания или пропуск зажигания.


Датчик кислорода (перед или перед катализатором)

Все автомобили, оборудованные системой OBD II, используют кислородный датчик для измерения количества кислорода в выхлопных газах. Датчик сообщает компьютеру управления двигателем (PCM), является ли топливная смесь богатой (меньше кислорода) или бедной (больше кислорода).PCM постоянно смотрит на напряжение датчика, чтобы определить, является ли смесь богатой или бедной, и регулирует количество топлива, поступающего в двигатель, чтобы получить правильную смесь для максимальной экономии топлива и низких выбросов. Датчик кислорода установлен в выпускном коллекторе или рядом с ним в передней выхлопной трубе.

Датчик кислорода должен быть горячим (600 градусов по Фаренгейту), прежде чем он выдаст надежный сигнал напряжения. Горячие выхлопные газы обеспечивают достаточно тепла, чтобы довести датчик кислорода до рабочей температуры в некоторых рабочих условиях, но не во время других условий, таких как холодный запуск или холостой ход.В это время PCM не использует сигнал датчика кислорода для регулировки топливной смеси. Обычно это приводит к богатой топливной смеси, потраченному впустую топливу и более высоким выбросам. Из-за этих проблем в автомобилях, совместимых с OBD II, в основном используются датчики кислорода с подогревом.

Подогреваемые кислородные датчики имеют внутреннюю цепь нагревателя, которая доводит датчик до рабочей температуры быстрее, чем ненагреваемый датчик. Нагреватель нагревает датчик до рабочей температуры в течение 20–60 секунд в зависимости от датчика, а также поддерживает датчик кислорода в горячем состоянии, даже когда двигатель работает на холостом ходу в течение длительного периода времени.

Когда сигнал датчика кислорода или цепь нагревателя разрываются, замыкаются или выходят за пределы допустимого диапазона, PCM обычно устанавливает диагностический код неисправности (DTC) и включает лампу проверки двигателя. Тем не менее, кислородные датчики считаются предметами технического обслуживания, которые выходят из строя в результате использования, и их следует заменять в соответствии с рекомендованными производителем интервалами или в случае их неисправного состояния. Дефектный датчик может продолжать работать достаточно хорошо, чтобы не устанавливать код неисправности, но недостаточно хорошо, чтобы предотвратить увеличение выбросов и расхода топлива.

Эффективность кислородного датчика имеет тенденцию к снижению с возрастом, поскольку загрязняющие вещества накапливаются на наконечнике датчика и постепенно снижают его способность производить напряжение или быстрые изменения напряжения. Такое ухудшение может быть вызвано различными веществами, попадающими в выхлопные газы, такими как свинец, силикон, сера, масляная зола и даже некоторые присадки к топливу. Принято считать, что трех- и четырехпроводные датчики O2 с подогревом в приложениях с середины 1980-х до середины 1990-х годов следует менять каждые 60 000 миль, а рекомендуемый интервал замены для 1996 года и более новых автомобилей, оборудованных OBDII, составляет 100 000 миль.


Датчик кислорода (ниже по потоку или после катушки)

На автомобилях, оборудованных OBD ​​II, один или два дополнительных кислородных датчика устанавливаются в каталитическом нейтрализаторе или за ним для контроля эффективности преобразователя. Для каждого нейтрализатора будет установлен один датчик кислорода после каталитического нейтрализатора, если двигатель имеет двойные выхлопные трубы с отдельными преобразователями.

Нижний кислородный датчик работает так же, как верхний кислородный датчик в выпускном коллекторе.Датчик вырабатывает напряжение, которое изменяется при изменении количества несгоревшего кислорода в выхлопных газах. Сигнал высокого или низкого напряжения сообщает PCM, что топливная смесь богатая или бедная.

PCM контролирует эффективность преобразователя, сравнивая сигналы верхнего и нижнего кислородных датчиков. Если преобразователь выполняет свою работу и снижает количество загрязняющих веществ в выхлопных газах, нижний кислородный датчик должен показывать небольшую активность. Если сигнал нижнего кислородного датчика начинает отражать сигнал верхнего кислородного датчика, это означает, что эффективность преобразователя упала и преобразователь не очищает загрязняющие вещества в выхлопных газах.Когда эффективность преобразователя, похоже, снизилась до точки, при которой транспортное средство может превышать предел загрязнения, PCM включает лампу проверки двигателя и устанавливает диагностический код неисправности.


Глушитель

Глушитель снижает выхлоп до приемлемого уровня. Помните, что процесс горения - это серия взрывов, которые создают много шума. В большинстве глушителей используются перегородки, которые отражают выхлоп, рассеивая энергию и уменьшая шум.В некоторых глушителях также используется уплотнение из стекловолокна, которое поглощает звуковую энергию при прохождении газов. Внутри глушителя вы найдете обманчиво простой набор трубок с несколькими отверстиями. Эти трубки и камеры на самом деле настроены так же тонко, как музыкальный инструмент. Они предназначены для отражения звуковых волн, производимых двигателем, таким образом, чтобы они частично гасились.


Выхлопная труба

Выхлопная труба - это последняя часть выхлопной трубы в системе, которая выходит в открытую атмосферу.Обычно выхлопная труба крепится к выходной стороне глушителя.

Каковы общие проблемы с каталитическим нейтрализатором? | News

Каталитические нейтрализаторы расположены в выхлопной системе между двигателем и глушителем и являются одной из последних линий защиты от загрязнения воздуха транспортными средствами. Они используют шарики с керамической кодировкой и различные драгоценные металлы (катализаторы) для преобразования загрязняющих веществ, таких как несгоревший газ и оксид азота, в безвредные газы.

Связано: Каталитический нейтрализатор: что нужно знать

Каковы возможные проблемы с каталитическим нейтрализатором?

Каталитические нейтрализаторы

часто служат 10 лет и более, но они могут быть загрязнены, забиты, перегреты или физически повреждены, что приведет к снижению производительности двигателя и, в конечном итоге, к остановке двигателя.

Одним из потенциальных загрязнителей является этилированный газ, который может разрушить катализаторы, хотя он редко встречается в США. Другие загрязнители включают охлаждающую жидкость двигателя, которая может просачиваться в систему сгорания из-за неисправной прокладки головки блока цилиндров, и моторное масло. Эти жидкости могут засорить каталитический нейтрализатор, что затруднит прохождение выхлопных газов. Автомобильные двигатели похожи на спортсменов тем, что им требуется много кислорода. Если поток выхлопных газов ограничен, это означает, что в двигатель может попасть меньше воздуха и ухудшаются характеристики.Если двигатель вяло реагирует или останавливается после некоторой работы, это может быть причиной засорения преобразователя.

Каталитические нейтрализаторы могут перегреться из-за чрезмерного количества несгоревшего газа, вызванного пропуском зажигания в свече зажигания или негерметичным выпускным клапаном. Кроме того, вышедший из строя датчик кислорода может вызвать перегрев.

На многих транспортных средствах «кошка» находится под транспортным средством, и, как и другие части выхлопной системы, она также может быть повреждена дорожным мусором или наездом на бордюр.

Кража каталитического нейтрализатора

Те драгоценные металлы, о которых мы говорили, могут привлечь внимание: Каталитические нейтрализаторы часто крадут из-за драгоценных металлов внутри. В переработчиках есть небольшие количества платины, родия и палладия, и все они имеют ценность для торговцев металлами.

Техническое обслуживание каталитического нейтрализатора

Среди симптомов неисправного каталитического нейтрализатора:

  • Низкая работа двигателя
  • Пониженное ускорение
  • Темный дым выхлопных газов
  • Запах серы или тухлых яиц из выхлопа
  • Перегрев под автомобилем

Некоторые из этих симптомов также могут быть вызваны другими частями системы выбросов, поэтому механику важно диагностировать, когда пора заменять каталитический нейтрализатор.

Следование рекомендованному графику технического обслуживания вашего автомобиля может помочь отсрочить этот момент как можно дольше - часто на 10 лет и более. Поддержание систем выхлопа, выхлопа и сгорания в хорошем состоянии минимизирует риск преждевременного выхода из строя каталитического нейтрализатора.

Наконец, не игнорируйте световой индикатор проверки двигателя. Повреждение каталитического нейтрализатора - одна из причин, по которой Cars.com входит в десятку крупнейших преступлений, связанных с обслуживанием автомобилей. Это может быть предупреждением о засорении воздушного или топливного фильтра.Ожидание замены этого фильтра может преждевременно привести к замене каталитического нейтрализатора за 1000 долларов.

Еще на Cars.com:

Редакционный отдел Cars.com - ваш источник автомобильных новостей и обзоров. В соответствии с давней политикой этики Cars.com редакторы и рецензенты не принимают подарки или бесплатные поездки от автопроизводителей. Редакционный отдел не зависит от отделов рекламы, продаж и спонсируемого контента Cars.com.

Каталитические преобразователи | Типы каталитических нейтрализаторов

Двусторонняя

Двухкомпонентный (или «окислительный») катализатор выполняет две одновременные задачи:

  • Окисление окиси углерода до двуокиси углерода: 2CO + O2 → 2CO2
  • Окисление углеводородов (несгоревшее и частично сгоревшее топливо) до диоксида углерода и воды: Cxh3x + 2 + [(3x + 1) / 2] O2 → xCO2 + (x + 1) h3O (реакция горения)

Каталитический нейтрализатор этого типа широко используется в дизельных двигателях для снижения выбросов углеводородов и оксида углерода.Они также использовались в бензиновых двигателях автомобилей американского и канадского рынков до 1981 года. Из-за их неспособности контролировать оксиды азота их заменили трехходовые преобразователи.

Трехходовой

С 1981 года «трехкомпонентные» (окислительно-восстановительные) каталитические нейтрализаторы используются в системах контроля выбросов транспортных средств в Соединенных Штатах и ​​Канаде; многие другие страны также приняли строгие правила выбросов транспортных средств, которые фактически требуют трехходовых преобразователей на транспортных средствах с бензиновым двигателем.Катализаторы восстановления и окисления обычно содержатся в общем корпусе, однако в некоторых случаях они могут размещаться отдельно. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор выполняет одновременно три задачи:

  • Восстановление оксидов азота до азота и кислорода: 2NOx → xO2 + N2
  • Окисление окиси углерода до двуокиси углерода: 2CO + O2 → 2CO2
  • Окисление несгоревших углеводородов (HC) до диоксида углерода и воды: Cxh3x + 2 + [(3x + 1) / 2] O2 → xCO2 + (x + 1) h3O.

Эти три реакции протекают наиболее эффективно, когда на каталитический нейтрализатор поступают выхлопные газы двигателя, работающего немного выше стехиометрической точки.Это значение составляет от 14,6 до 14,8 частей воздуха на 1 часть топлива по массе для бензина. Соотношение для автогаза (или сжиженного нефтяного газа (LPG)), природного газа и этанола немного отличается, что требует изменения настроек топливной системы при использовании этих видов топлива. Как правило, двигатели, оснащенные 3-ходовыми каталитическими нейтрализаторами, оснащены компьютеризированной системой впрыска топлива с обратной связью с использованием одного или нескольких кислородных датчиков, хотя на ранних этапах внедрения трехходовых преобразователей использовались карбюраторы, оборудованные для управления смесью с обратной связью.

Трехкомпонентные катализаторы эффективны, когда двигатель работает в узком диапазоне соотношений воздух-топливо, близкого к стехиометрии, когда выхлопной газ колеблется между богатым (избыток топлива) и бедным (избыток кислорода) условиями. Однако эффективность преобразования очень быстро падает, когда двигатель работает за пределами этого диапазона соотношений воздух-топливо. При работе на обедненном двигателе возникает избыток кислорода, и снижение выбросов NOx не благоприятствует. В богатых условиях избыточное топливо потребляет весь доступный кислород до катализатора, таким образом, только запасенный кислород доступен для функции окисления.Системы управления с обратной связью необходимы из-за противоречивых требований к эффективному восстановлению NOx и окислению HC. Система управления должна предотвращать полное окисление катализатора восстановления NOx, но при этом пополнять запас материала кислорода, чтобы поддерживать его функцию в качестве катализатора окисления.

Трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы могут накапливать кислород из потока выхлопных газов, обычно когда соотношение воздух-топливо становится бедным. Когда из выхлопного потока поступает недостаточное количество кислорода, накопленный кислород высвобождается и потребляется.Недостаток кислорода возникает либо когда кислород, полученный в результате восстановления NOx, недоступен, либо когда определенные маневры, такие как резкое ускорение, обогащают смесь сверх способности конвертера подавать кислород.

В трехкомпонентном катализаторе могут происходить нежелательные реакции, такие как образование пахучего сероводорода и аммиака. Формирование каждого из них может быть ограничено модификациями используемого покрытия и драгоценных металлов. Полностью устранить эти побочные продукты сложно.Топливо без серы или с низким содержанием серы устраняет или снижает содержание сероводорода.

Например, когда желательно контролировать выбросы сероводорода, в лакокрасочное покрытие добавляют никель или марганец. Оба вещества препятствуют впитыванию серы лаковым покрытием. Сероводород образуется, когда покрытие абсорбирует серу во время низкотемпературной части рабочего цикла, которая затем выделяется во время высокотемпературной части цикла, и сера соединяется с НС.

Дизельные двигатели

Для воспламенения от сжатия (т.е.например, дизельные двигатели), наиболее часто используемым катализатором является катализатор окисления дизельного топлива (DOC). Этот катализатор использует O2 (кислород) в потоке выхлопных газов для преобразования CO (монооксида углерода) в CO2 (диоксид углерода) и HC (углеводородов) в h3O (воду) и CO2. Эти преобразователи часто работают с КПД 90 процентов, практически устраняя запах дизельного топлива и помогая уменьшить количество видимых твердых частиц (сажи). Эти катализаторы не активны для восстановления NOx, потому что любой присутствующий восстановитель сначала вступит в реакцию с высокой концентрацией O2 в выхлопных газах дизельных двигателей.

Снижение выбросов NOx из двигателей с воспламенением от сжатия ранее решалось добавлением выхлопных газов к входящему воздушному потоку, известной как рециркуляция выхлопных газов (EGR). В 2010 году большинство производителей дизельных двигателей малой грузоподъемности в США добавили каталитические системы в свои автомобили, чтобы соответствовать новым федеральным требованиям по выбросам. Для каталитического снижения выбросов NOx при обедненных выхлопных газах были разработаны два метода - избирательное каталитическое восстановление (SCR) и ловушка для обедненных NOx или адсорбер NOx.Вместо адсорберов NOx, содержащих драгоценные металлы, большинство производителей выбрали системы SCR на основе неблагородных металлов, в которых используется такой реагент, как аммиак, для восстановления NOx в азот. Аммиак подается в каталитическую систему путем впрыска мочевины в выхлопные газы, которая затем подвергается термическому разложению и гидролизу до аммиака. Одним из товарных знаков раствора мочевины, также называемого Diesel Emission Fluid (DEF), является AdBlue.

Выхлоп дизельных двигателей содержит относительно высокое содержание твердых частиц (сажи), в основном состоящих из элементарного углерода.Каталитические нейтрализаторы не могут очищать элементарный углерод, хотя они удаляют до 90 процентов растворимой органической фракции, поэтому твердые частицы удаляются с помощью уловителя сажи или дизельного сажевого фильтра (DPF). Исторически DPF состоит из подложки из кордиерита или карбида кремния с геометрией, которая заставляет поток выхлопных газов проходить через стенки подложки, оставляя захваченные частицы сажи. Современные сажевые фильтры могут быть изготовлены из различных редких металлов, которые обеспечивают превосходные характеристики (при более высоких затратах).По мере увеличения количества сажи, удерживаемой DPF, увеличивается и противодавление в выхлопной системе. Периодические регенерации (высокотемпературные колебания) необходимы для инициирования сгорания уловленной сажи и, таким образом, снижения противодавления выхлопных газов. Количество сажи, загруженной на DPF перед регенерацией, также может быть ограничено, чтобы предотвратить повреждение ловушки во время регенерации в результате экстремальных экзотермических воздействий. В США все легковые, средние и тяжелые автомобили, работающие на дизельном топливе и построенные после 1 января 2007 г., должны соответствовать ограничениям на выбросы твердых частиц, что означает, что они фактически должны быть оснащены двухкомпонентным каталитическим нейтрализатором и сажевый фильтр.Обратите внимание, что это относится только к дизельному двигателю, используемому в автомобиле. Поскольку двигатель был изготовлен до 1 января 2007 г., в автомобиле не требуется установка сажевого фильтра. Это привело к увеличению запасов у производителей двигателей в конце 2006 года, чтобы они могли продолжать продавать автомобили без сажевого фильтра и в 2007 году.

Дизельные двигатели с искровым зажиганием

В двигателях с искровым зажиганием на обедненной смеси катализатор окисления используется так же, как в дизельном двигателе.Выбросы от двигателей с искровым зажиганием на обедненной смеси очень похожи на выбросы от дизельных двигателей с воспламенением от сжатия.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *