Сажевый фильтр и катализатор: Разница между катализатором и сажевым фильтром. Чем отличаются. В чем есть сходства.

Разница между катализатором и сажевым фильтром. Чем отличаются. В чем есть сходства.

Существует два отдельных понятия – сажевый фильтр и катализатор. Они используются для обозначения устройств, монтируемых на автомобилях, работающих на разных типах топлива. Сажевый фильтр устанавливается на авто с дизельным мотором, а катализатор – на машины с бензиновым двигателем. Важно разграничивать эти понятия.

Катализатор

Катализатор или каталитический нейтрализатор – это компонент автомобиля, который внешне выполнен в форме цилиндра или прямоугольника, необходимый для нейтрализации вредных веществ, присутствующих в выхлопных газах, поставляемым мотором, функционирующем на бензине или газообразном топливе.

В структуре нейтрализатора имеется несколько частей:

• Внешний металлический кожух;
• Впускная воронка;
• Монтажный мат;
• Монолитная сердцевина из металла или керамики;
• Выпускная воронка.

Катализатор в поперечном разрезе имеет конструкцию с мелкоячеистыми сотами, у которых поверхность изнутри покрывается слоем драгметаллов платиновой группы, достаточно эффективно взаимодействующих с компонентами выхлопа – это родий, платина, палладий. При прохождении газов по пространству внутри катализатора вредные компоненты, образующиеся при сгорании бензина, вступают во взаимодействие с каталитическим слоем, преобразуются в соединения, не представляющие опасности для человека и окружающей среды – азот, водяной пар, диоксид углерода. Они выводятся в атмосферу. Катализатор улавливает твердые компоненты топливного распада, оседающие на стенках.

Все эти процессы обуславливают постепенное загрязнение катализатора по мере эксплуатации авто, в результате чего эта деталь совершенно утрачивает собственные функции, поэтому требуется провести ее чистку либо полноценную замену на новый компонент.

Сажевый фильтр

Сажевый фильтр используется только для моторов, которые работают на дизельном топливе. Это объясняется тем, что процесс сгорания дизельного топлива сопровождается выделением большего объема коптящего дыма. Сажевый фильтр предназначен для эффективного улавливания твердых частиц сажи, которые конденсируются из отработанных газов, а также нейтрализует вредные компоненты.

Внутренняя конструкция сажевого фильтра сильно разветвлена, напоминает лабиринт, в котором есть множество полостей для удержания сажи.

У некоторых типов сажевых фильтров есть титановые ячейки, которые обеспечивают нейтрализацию вредных компонентов – оксида азота и окиси углерода. Получается, что сажевый фильтр не только улавливает сажу, но и исполняет функции катализатора. По мере заполнения фильтра у транспортного средства существенно повышается потребление топлива, но мощность снижается.

Сходство сажевого фильтра и катализатора

• Улавливают и нейтрализуют продукты сгорания автомобильного топлива.
• Защищают окружающую среду от вредных веществ, присутствующих в отработанных газах.
• Монтируются на выпускном коллекторе автомобиля.
• Это обязательные компоненты для всех машин в зависимости от типа мотора, что регламентировано европейскими нормами экологической безопасности.
• Конструктивно выполнены в форме прямоугольника или цилиндра, у которого есть входящая и выходящая воронка. Снаружи корпус из металла, внутри бывает разным.
• Требуется периодическая регенерация или полная замена.
• Специальные датчики отслеживают степень загрязнения сажевого фильтра или катализатора.

Разница между катализатором и сажевым фильтром

• Тип мотора. Катализатор монтируется на авто, работающие на бензине, газу.
• Внутри структура выполнена с мелкоячеистыми сотами.
• Соты покрыты каталитическим слоем из благородных металлов, которые превращают вредные продукты в безопасные соединения.
• Внутренние каналы и ячейки имеют малую ширину.
• Срок эксплуатации зависит от множества параметров, а также от материала.
• Способ очистки. Если катализатор загрязнен не сильно, то можно очистить его без демонтажа посредством добавления в топливо химических реактивов. В случае существенных загрязнений требуется демонтировать компонент, чтобы промыть в специальной жидкости. Полностью вышедший из строя катализатор заменяется на новый.

Разница между катализатором и сажевым фильтром

06.12.2021

Со временем ряд деталей в автомобиле выходят из строя и требуют замены. И если вдруг вам говорят, что катализатор и сажевый фильтр — синонимичные понятия, то знайте, что это ошибка. Давайте разбираться, какие сходства и различия есть у запчастей. Начнем с определения каждого.

• Катализатором называют устройство для машины. Главное предназначение каталитического нейтрализатора состоит в очистке выхлопа от сажи и различных канцерогенных веществ. Важно, что устройство устанавливается на автомобилях с бензиновым двигателем или на транспортных средствах, работающих на газу.
• Сажевым фильтром называют устройство, очищающее выхлоп от сажи, но устанавливается оно в автомобилях с дизельным двигателем.

Сходства деталей

Запчасти похожи по ряду пунктов.

• Предназначение. Детали очищают выхлопные газы от вредных примесей и сажи.
• Расположение в автомобиле. Оба устройства — часть выпускного коллектора.
• Необходимость применения. В соответствии с европейскими стандартами все современные транспортные средства должны иметь каталитический нейтрализатор или фильтр в зависимости от типа двигателя.
• Внешняя конфигурация. Запчасти по форме напоминают цилиндр или параллелепипед, от которого отходят патрубки.
• Загрязнение и замена. И каталитический нейтрализатор, и фильтр со временем накапливают вредные частички, сажу и копоть, поэтому могут выйти из строя и потребовать обязательной замены на новую деталь. На современных автомобилях стоят датчики, которые позволяют контролировать степень загрязнения детали. Если устройство накопило незначительное количество сажи, то можно очистить соты или карманы без замены всей запчасти.

Различия запчастей

Основное различие двух устройств состоит в типе двигателей, с которыми они используются. Однако это не все характеристики. Поговорим про каждую из деталей подробнее.

• Каталитический нейтрализатор внешне похож на цилиндр или на прямоугольный параллелепипед. Внутри деталь покрыта специальными материалами, а именно – палладием или платиной. Это сделано специально, так как через запасную часть проходит огромное количество вредных веществ. В разрезе устройство выглядит как керамическая конструкция, напоминающая пчелиные соты. Также нейтрализатор изготавливают из стали с определенным уровнем теплопроводности. Когда выхлопные газы вступают в реакцию с керамикой или сталью, то продукты сгорания распадаются до безопасных химических соединений.
  Именно благодаря нейтрализации в атмосферу попадают очищенные выхлопы. Твердые частички задерживаются внутри. Со временем они накапливаются, из-за чего устройство портится и выходит из строя. Керамическая деталь служит меньше, чем стальная. Последняя более устойчива к перепадам температур, поэтому в среднем рассчитана на 150 тыс. км пробега. Керамика проходит 50-70 тыс. км.
• Фильтр захватывает сажу и не дает ей выйти наружу. Дизельные моторы вырабатывают гораздо больше вредных частиц, которые содержатся в копоти. Чтобы сажа осталась внутри, фильтр делают похожим на лабиринт. Материал используют не такой, как в каталитическом нейтрализаторе, а другой: карбид кремния. Также существуют гибридные фильтры с титановыми ячейками. Понять, что устройство вышло из строя, можно по резко возросшему объему потребления топлива, снижению мощности и глохнущему без причины двигателю. Сколько будет служить запчасть, зависит от условий использования. В среднем показатель варьируется от 50 до 120 тыс. км пробега.

Таким образом, структура запчастей, тип мотора, принцип действия и срок эксплуатации у деталей различаются. Теперь вы знаете, что представляют собой оба устройства. Если приедете в мастерскую или магазин, а вам назовут деталь, которой на авто с вашим двигателем быть не должно, то лучше смените станцию обслуживания или точку продаж на ту, где работают профессионалы.

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!

Задать вопрос

Возврат к списку

Поделиться:

Каталитические дизельные фильтры

Каталитические дизельные фильтры

В. Адди Маевски

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Реферат : В большинстве каталитических дизельных фильтров используется комбинация предвключенного катализатора окисления и пристеночного фильтра, часто также покрытого катализатором. Катализатор позволяет фильтру пассивно регенерироваться в периоды высокой температуры выхлопных газов и сокращает продолжительность активной регенерации. Был разработан ряд катализаторов для дизельных фильтров, включая составы как благородных, так и неблагородных металлов. Катализированные керамические фильтры обладают очень хорошей эффективностью фильтрации PM и PN, но могут использоваться только с дизельным топливом с низким содержанием серы и могут увеличить выброс NO 9 в выхлопной трубе.0012 2

концентрации.

• Введение
• Конфигурации каталитических фильтров
• Каталитические системы
• Показатели выбросов
• Конструкция системы DPF
• Фильтры для модернизации
• Фильтры для новых (OEM) дизельных двигателей

Введение

Каталитически регенерируемые фильтры, обычно называемые просто каталитическими фильтрами, используют катализатор окисления, нанесенный на сам корпус фильтра и/или на проточную подложку, расположенную перед фильтром, с целью регенерации фильтра.

Мы сузим термин «каталитический фильтр», чтобы обозначить фильтр, в котором используется катализатор с покрытием, исключив из этого обсуждения фильтры, использующие катализаторы на основе топлива (FBC). Эта номенклатура не совсем последовательна — некоторые авторы расширяют термин «каталитический фильтр», включив в него также системы FBC. Фильтры, покрытые другими типами катализатора, такими как катализатор SCR, обычно не называют каталитическими фильтрами.

Каталитические керамические фильтры зарекомендовали себя как наиболее важная технология фильтрации твердых частиц в дизельных двигателях как для OEM, так и для модернизации/послепродажного обслуживания. Катализатор предназначен для снижения температуры окисления сажи и облегчения пассивной регенерации DPF. Пассивная регенерация предпочтительнее активной, поскольку она происходит при более низкой температуре (что положительно влияет на срок службы фильтра) и влечет за собой меньшие потери в экономии топлива. Каталитические фильтры, использующие монолитные подложки с стеновым потоком, на сегодняшний день являются наиболее распространенным типом дизельных сажевых фильтров как в OEM, так и в модернизированных приложениях.

Возможны три базовые комплектации, в зависимости от расположения катализатора:

• Каталитический сажевый фильтр (CDPF)
• Катализатор окисления + некатализированный DPF
• Катализатор окисления + CDPF

Каталитические фильтры использовались в системах фильтрации, в которых используется пассивная регенерация и активная регенерация . Большинство модернизированных систем DPF полагаются исключительно на пассивную регенерацию. В системах фильтрации для OEM-приложений пассивная регенерация происходит в условиях высокой нагрузки двигателя, в то время как различные средства управления температурным режимом обычно используются для повышения температуры выхлопных газов и обеспечения надежной, активно поддерживаемой регенерации при более низких нагрузках двигателя.

В этих последних «пассивно-активных» системах фильтрации роль катализатора — помимо снижения температуры воспламенения сажи — заключается в ускорении скорости окисления сажи для минимизации ущерба для экономии топлива. Более короткая регенерация также сводит к минимуму вероятность непредвиденных и нежелательных прерываний (например, из-за изменившихся условий работы двигателя, когда стратегия управления двигателем, направленная на повышение температуры, больше не может поддерживаться). В каталитических фильтрах катализатор окисления может также помочь контролировать любые чрезмерные выбросы CO/HC, которые в противном случае могли бы произойти во время активной регенерации, когда большое количество сажи сжигается в течение короткого периода времени.

Конфигурации каталитических фильтров

Катализированный сажевый фильтр

В каталитическом сажевом фильтре на фильтрующий материал наносится катализатор, который способствует химическим реакциям между компонентами газовой фазы и сажей, собранной в фильтре. Основной целью катализатора является облегчение пассивной регенерации фильтра путем обеспечения окисления углеродистых твердых частиц при температурах выхлопных газов, возникающих при обычной работе двигателя/автомобиля, обычно в диапазоне 300-400°C. В отсутствие катализатора твердые частицы могут окисляться с заметной скоростью только при температурах около 550-650°C, что может происходить только в условиях полной нагрузки дизельного двигателя и в большинстве случаев редко наблюдается при реальной эксплуатации.

В наиболее распространенной конструкции CDPF используется керамический монолит со стеночным потоком, изготовленный из кордиерита или карбида кремния, упакованный в стальной корпус, как показано на рисунке 1. Пористые стенки монолита покрыты катализатором. По мере того как аэрозоль выхлопных газов дизельного двигателя проникает через стенки, частицы сажи оседают в сети пор стенок и на поверхности впускного канала. Катализатор за счет комбинации NO ₂ и механизмов реакции на основе кислорода, обсуждаемых ниже, способствует окислению ТЧ в обедненных условиях дизельного выхлопа.

Рисунок 1 . Катализированный сажевый фильтр с керамической подложкой с пристенным потоком

Применение катализатора также возможно с фильтрующими подложками, отличными от монолитов с пристенным потоком, например, с проволочной сеткой, пенокерамикой, керамическими волокнами и другими средами.

Катализатор окисления + некатализируемый сажевый фильтр

В этой двухступенчатой ​​конфигурации DPF некаталитический фильтр регенерируется с использованием NO ₂ , образующегося на катализаторе окисления дизельного топлива (DOC), расположенном перед фильтром. С помощью № ₂ для окисления дизельной сажи фильтры можно регенерировать при относительно низких температурах выхлопных газов. Действительно, при соответствующих применениях этот тип фильтра способен к пассивной регенерации при температурах до 250-300°C.

Схема двухступенчатой ​​конфигурации DOC + DPF показана на рисунке 2. Система фильтрации состоит из двух устройств — катализатора окисления (на входе) и керамического дизельного фильтра с пристенным потоком (на выходе). Эта двухступенчатая конфигурация DPF также известна как фильтр CRT®.

Рисунок 2 . Двухступенчатая конфигурация DOC + DPF, также известная как ЭЛТ-фильтр

«CRT» — аббревиатура от торговой марки «Continuously Regenerating Technology», изначально представленная как «Continuously Regenerating Trap» — является зарегистрированной торговой маркой Johnson Matthey, чьи исследователи впервые описали использование NO ₂ для окисления сажи [470]. ] . Этот тип фильтра также назывался CR-DPF, что означает «постоянно регенерирующий DPF». ЭЛТ-фильтр был запатентован компанией Johnson Matthey в США 9.0084 [111] и в других странах, после чего в конце 1990-х годов на рынок вышла модернизация [112] . Поскольку срок действия патентов истек, этот тип фильтра был доступен у многих поставщиков, и термин CRT больше редко используется в качестве общего обозначения конфигурации DOC + DPF.

Пределы применения. Соотношение NOx:PM в отработавших газах и содержание серы в топливе — в дополнение к температуре отработавших газов — являются важными факторами, влияющими на регенерацию фильтра, а также на характеристики выбросов. ЭЛТ-фильтр с пассивной регенерацией имел следующие пределы применения:

• Соотношение NOx:PM в отработавших газах: 20:1–25:1 (по весу, минимум) — важность соотношения NOx:PM очевидна; NOx является источником NO ₂ , необходимого для регенерации ЭЛТ
• Содержание серы в топливе: 50 частей на миллион по массе. (максимум) — для фильтра CRT требовалось топливо со сверхнизким содержанием серы, поскольку сера блокирует переход NO→NO ₂ на катализаторе окисления
.
• Температура выхлопных газов: 275°C (минимум)

Следует отметить, что приведенные выше ограничения по применению являются примерами ранних применений модернизации. Системы OEM-фильтров, представленные позже, могут потребовать гораздо более высокого соотношения NOx:PM и/или более высокой температуры выхлопных газов, чтобы полагаться только на пассивную регенерацию (сравните рисунок 13). Эти различия могут быть связаны с различной технологией двигателя и уровнем ТЧ на выходе из двигателя, а также с тем фактом, что максимальное падение давления, наблюдаемое во многих модифицированных сажевых фильтрах, было выше, чем было бы допустимо в двигателях OEM.

Фильтры, деактивированные при работе на топливе с высоким содержанием серы, восстанавливают способность к регенерации при работе в течение определенного периода времени на топливе со сверхнизким содержанием серы [455] . Периодическое воздействие высоких температур также может восстановить активность катализатора. Постепенное ухудшение степени конверсии NO, ведущее к медленной регенерации, было связано с серой в применениях с длительными периодами низкой температуры выхлопных газов, например, в городских автобусах, даже при использовании топлива со сверхнизким содержанием серы [1117] .

Пока используется топливо со сверхнизким содержанием серы, конфигурация DOC + DPF имеет преимущество по температурному балансу по сравнению с каталитическим фильтром. Исследование DECSE [455] выявило относительно высокое преимущество средней балансовой температуры в 60°C. Другие [619] сообщили о значительно меньшем преимуществе всего в 15°C. Поскольку балансовые температуры зависят от ряда конкретных параметров двигателя и системы очистки отработавших газов, сделать обобщение затруднительно.

###

Catalyst for DPF (Meshwork Catalyst)｜Катализирующая технология для автомобилей с дизельным двигателем ｜Выставка автомобильной техники 2018 ｜CATALER

Каталитическая технология для автомобилей с дизельным двигателем

Выставка 2018

Повышение эффективности улавливания твердых частиц за счет технологии каталитического покрытия

Мы разработали технологию катализатора для DPF, которая формирует сетчатый слой катализатора на стенках ячеек со стороны впуска отработавших газов дизельного сажевого фильтра (DPF).
Мы добились снижения числа частиц (ЧЧ) в выбросах твердых частиц на 68% по сравнению с существующим катализатором.

Тенденции регулирования выбросов газов для автомобилей с дизельными двигателями

«Твердые частицы»

и воздействие на организм человека

«Одним из веществ, выбрасываемых дизельным двигателем, являются ТЧ, твердые частицы. ТЧ подлежат регулированию выбросов дизельного двигателя, а также оксида азота (Knox). Предполагается, что твердые частицы вызывают респираторные заболевания, аллергию или рак, и именно поэтому твердые частицы являются причиной загрязнения воздуха».

Что такое DPF, сажевый фильтр?

Это фильтрующее устройство, которое фильтрует и удаляет твердые частицы (ТЧ) из выхлопных газов автомобилей с дизельными двигателями.
ДПФ улавливает ТЧ в выхлопных газах в мелкопористой структуре на стенках подложки, и захваченные ТЧ со временем накапливаются в порах ДПФ. Поэтому регенерация DPF необходима для периодического удаления накопленных твердых частиц путем сжигания при высокой температуре. Рассматривается вопрос о нанесении катализатора на ДСФ, чтобы сжигать ТЧ при более низкой температуре и как можно более короткое время при регенерации ДСФ.
Наша каталитическая технология для DPF (Meshwork Catalyst) успешно сжигает больше твердых частиц в диапазоне температур от 560℃ до 570℃ по сравнению с существующим катализатором для DPF.

Разница между существующим катализатором для DPF и Meshwork Catalyst

Как было сказано ранее, сажевый фильтр, способный задерживать ТЧ, необходим для системы очистки выхлопных газов автомобилей с дизельным двигателем.
Структура клеточных стенок подложки DPF является пористой, и ТЧ улавливаются в DPF за счет фильтрация в клеточной стенке.
Каталитический компонент наносится в поры на стенках ячеек DPF, чтобы способствовать сгоранию захваченных твердых частиц при восстановлении DPF. (Рис. 1: Существующая технология) В последние годы загрязнение воздуха твердыми частицами (ТЧ) от автомобилей с дизельными двигателями становится все более серьезным.
Кроме того, ТЧ считается веществом, негативно влияющим на организм человека, а не только на защиту окружающей среды земли. Таким образом, в каждой стране, в том числе в Европе, вступили в силу более строгие правила сокращения количества выбросов твердых частиц.
В связи с этим мы разработали технологию катализатора для DPF, чтобы улучшить воспламеняемость твердых частиц путем формирования каталитического слоя сетчатого типа (Meshwork Catalyst), который имеет уникальную пористую структуру на стенке ячейки со стороны входа отработавших газов в DPF. (Рис. 2: Разработанная технология)
Мы сделали возможным формирование слоя катализатора сетчатого типа с высокой газопроницаемостью на стенке ячейки и улучшение функции улавливания твердых частиц, сводя влияние на потерю давления к минимуму. Поскольку катализатор близок к ПМ, так как слой катализатора находится на поверхности клеточной стенки, также возможно улучшить качество сжигания ПМ.

(※）Восстановление DPF
Это система очистки фильтра.