Как работает автомобильный катализатор: Устройство автомобильного катализатора (каталитического нейтрализатора отработавших газов)

24 июня, 2021 by admin

Содержание

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.

Что такое автомобильный катализатор и как проверить (или удалить)

Одной из систем очистки выхлопных газов автомобиля является каталитический нейтрализатор отработавших газов, который называют катализатором или нейтрализатором, хотя это то же самое. Расскажем что это такое и как проверить самому, рассмотрим основные причины, если он забит.

Что это такое

Катализатор — устройство, которое располагается в выхлопной системе и нужно для очистки выходящих оттуда газов. С помощью химических реакций в данном устройстве вредные вещества превращаются в менее пагубные, которые выходят наружу. Т.е. из выхлопной трубы после его работы выходит воздух с минимальными загрязнениями.

Катализатор начинает работать только после нагревания, т.е. при пуске холодного двигателя он бездействует.

Вместе с ним работают кислородные датчики, которые определяют состав смеси и соотношение воздуха с бензином в горючей смеси. Ведь от этого соотношения зависит, какая будет смесь: обогащённая или обеднённая. Кислородные датчики, в зависимости от показаний, управляют работой катализатора.

Располагается катализатор в выхлопной трубе между двигателем и глушителем, закрытое снизу (обязательно!) дополнительным экраном, потому что при сильном нагреве он раскаляется почти докрасна.

Как проверить: работает или нет

У катализатора бывает ТРИ состояния: рабочее, полурабочее, нерабочее. Рассмотрим эти три состояния и как ведет себя машина при каждом из них. В рабочем состоянии машина работает нормально, лампочка ошибки на панели приборов не загорается при работе двигателя, претензий ни к чему нет.

В «полурабочем» состоянии начинаются проблемы. Машина ведет себя как-то не так:

Временами (или всегда) пропадает тяга и «приемистость» на больших оборотах; вчера «тянула» нормально, а сегодня ее вроде бы что-то «за зад держит».
По утрам и в состоянии «на горячую» машина стала заводиться хуже, двигатель приходится долго «гонять» стартером, чтобы завелся.
Иногда «куда-то пропадают обороты»: давите на педаль газа, а стрелка тахометра с трудом добирается до двух или четырех тысяч и там останавливается. Машина начинает чрезмерно потреблять бензин.

Возможна еще такая проверка — подтверждение «полурабочего» состояния. Когда у Вас начались подобные проблемы, надо завести двигатель и «утопить» педаль до упора. Если двигатель начнет медленно поднимать обороты и остановится где-то на двух-трех тысячах, а дальше — ни в какую — возможны проблемы с катализатором.

В «нерабочем» состоянии машина заводится долго, а когда заведется – то глохнет почти сразу же или не заводится, т.е. даже не «схватывает».

«Третье состояние» проверить просто: надо в момент пуска машины подойти к выхлопной трубе и посмотреть (почувствовать, например, приложенной рукой) – идут оттуда выхлопные газы или нет.

Как удалить катализатор авто

Вопросы экологии и покупки нового не рассматриваем – 99% автолюбителей просто удаляют его, т.к. новый катализатор стоит дорого из-за содержания в нём платины. Хочется предостеречь от распространенной ошибки: всегда удаляйте его полностью, а не пробивайте только отверстие. Кто даст гарантию, что время это отверстие не забьется?

После удаления внимательно осмотрите внутренность той емкости, в которой находился катализатор и увидите «прикипевшую» к поверхности металлическую сеточку, одну или несколько. Ее удаляйте тоже.

Можно вырезать катализатор и вварить гофровую трубу. Это даст не жесткое соединение мотора и выпускной системы, а также дополнительное охлаждение газов.

Возможно ли почистить катализатор

Это зависит от степени и вида загрязнения. Если он забился серой и парафином после заправки плохим бензином — то ничего не поможет. В этом случае меняют на новый или ставят обманку. Другое дело, если забился серой. Специальная автохимия его может очистить.

что это такое, признаки поломки, состав и принцип работы

Европейские нормы экологии заставляют принимать меры к тому, чтобы выхлопные газы автомобилей не наносили сильного ущерба окружающей среде.

И эта борьба за природу привела к тому, что автомобили стали оборудоваться специальными устройствами, которые назвали катализаторами.

Состав и принцип работы катализатора выхлопных газов

Из школьных уроков мы помним, что катализ – это что-то из области химической реакции, и поэтому термин «катализатор» подразумевает под собой какой-то прибор, необходимый для такого действия.

Мы не химики и оценить точность определения вряд ли сможем, но то, что автомобильный катализатор предназначен для очистки выхлопной смеси — факт, о котором сообщает сам производитель. А ему не принято не верить.

Несмотря на то, что европейские нормы выхлопов введены в России не так давно, первые катализаторы в автомобилях отпраздновали уже 40-летний юбилей. Упрощение до нынешнего названия произошло гораздо позже, а первое время именовалась эта штука конвертером, или каталитическим преобразователем. Сами понимаете, что не каждый работник автосервиса сможет сходу и без запинки выговорить такое.

Катализатор встраивается в выхлопную систему автомобиля, причём конкретное место установки выбирает сам производитель. Так, он может находиться и в коллекторе, и в основании выхлопной трубы, и в других её участках.

Есть два вида катализаторов: окислительный и восстанавливающий. Независимо от разделения, эти устройства, наверное, одни из самых дорогостоящих. Судите сами: основу их составляет структура из керамики, напоминающая пчелиные соты, покрытые металлами, которые простыми не назовёшь – платина, золото, палладий и иридий. Даже удивительно, куда смотрят жулики, оставляющие выхлопную систему автомашин, припаркованных во дворах, в покое?

Как бы то ни было, но подобное покрытие ячеек катализатора необходимо вовсе не для того, чтобы вытянуть деньги с автолюбителя. Дело в том, что драгоценные металлы эффективней очищают выхлопные газы, одновременно предоставляя большую площадь для очистки с минимальным ущербом для самого катализатора. Если исключить драгоценные металлы из сплава, то само устройство будет настолько недолговечным и подверженным негативному воздействию выхлопных газов, что менять его придётся несколько раз в течение одной небольшой поездки.

Опытным путем было установлено, что один катализатор вряд ли сможет работать эффективно, а потому на современных автомобилях их устанавливают в трех экземплярах. Они не дублируют друг друга, а делают узконаправленную работу, выполняя очистку от тех веществ, для которых предназначены.

Видео — что это такое автомобильный катализатор и как он работает:

Таким образом, выхлопные газы проходят вначале через восстановительный катализатор, внутри которого на молекулярном уровне идет расщепление поступающего вещества на кислород и азот. Этот процесс как раз и выполняют иридий и платина.

Когда работа проделана, в дело вступают окислительные катализаторы, производящие очистку поступивших веществ. Здесь уже совместно с платиной вступает в действие палладий, снижая количество окиси углерода и облегчая реакцию углекислого газа с кислородом.

Маленькие вспомогательные «хитрости»

Как бы ни эффективно очищался выхлоп двигателя, но в ручном режиме регулировать точность выброса в атмосферу было б не просто затруднительно, а в принципе невозможно. Тем более толку от такой системы было б совсем немного: только в рамках информации для общего развития. Дело в том, что вместе с катализаторами выхлопная система оснащена датчиками, входящими в систему управления автомобилем.

Имея связь с компьютером, эти устройства учитывают количество кислорода, поступающего вместе с выхлопом мотора. В том случае, если через катализатор будет проходить воздуха столько, что он не сможет его переработать, забор через воздушный фильтр двигателя уменьшается. Датчики устанавливаются ближе к мотору и замеряют газы непосредственно на выходе.

Недостатки тоже есть

Наличие драгоценных металлов в конструкции катализатора еще не означает того, что оно решает все проблемы. Необходимо еще соблюсти ряд условий для работы.

Опять же, благодаря курсу средней школы, мы все знаем, что любая химическая реакция (а именно на этом принципе основан катализатор) происходит тем быстрее, чем выше температура. Отсюда сами понимаете, что устройство не сможет эффективно функционировать, если температурный режим ниже необходимого. То есть налицо вывод о том, что в момент начала работы автомобильного двигателя катализатор фактически никак не реагирует на количество вредных веществ, выброшенных в атмосферу до тех пор, пока они же не нагреют трубопровод системы.

Видео — как извлечь каталитический нейтрализатор:

Самый простой способ такого нагрева – помещение устройства непосредственно к основанию газоотводной трубы возле стенки двигателя. Но при включении холодного двигателя при такой установке катализатор все равно первое время работать не будет, пока не согреется. Современный и эффективный способ, который заставит его действовать с самого начала – предпусковой подогреватель двигателя, расходующий часть энергии на утепление.

Несмотря на то, что в выхлопной системе дизельных двигателей тоже есть подобные каталитические преобразователи, действуют они не столь впечатляюще. Дело тут также в недостаточной температуре нагрева. Дизели не так зависимы от окружающей среды и имеют возможность работать в зоне таких низких температур, что катализаторы просто не успевают достичь нагрева до степени осуществления химической реакции.

Признаки забитого катализатора

Но эти недостатки – мелочь по сравнению с ситуацией, когда вы садитесь за руль, а машина либо не заводится, либо глохнет, едва только двигатель сделает один-другой поворот коленвала. Понятное дело: мысли в поисках причин такого поведения начинают роиться в голове, и только потом, когда проверено всё и вся, становится понятным, что неполадки как раз с катализатором.

Чтобы проверить правоту своих домыслов, выкрутите датчик, расположенный перед первым катализатором, и попробуйте запустить мотор. Если никаких проблем в работе двигателя нет, то причина как раз в устройстве, о котором мы здесь говорим. Теперь необходимо полным ходом отправляться в автосервис и менять катализатор. Самостоятельно сделать это вряд ли получится, так как необходимо вносить корректировки в бортовой компьютер, чтобы настроить датчик на правильную работу.

Видео — как проверить катализатор на машине:

Если вы знаете свой автомобиль как пять пальцев, то наверняка вас насторожат и такие признаки неисправности каталитического нейтрализатора, как плохой разгон, педаль акселератора, слабо реагирующая на нажатие, рост расхода топлива. Подобное поведение машины говорит о том, что катализатор скоро выработает свой срок.

Проверка катализатора манометром

Как только вы заметили явные изменения в поведении своего авто, примите меры к проверке каталитического нейтрализатора. Признаки, о которых говорилось выше, не всегда могут относиться к тем, что сигнализируют о неисправности именно этого устройства.

Осмотрите катализатор. Если на корпусе имеются сильные вмятины, либо разводы, похожие на круги от воздействия высокой температуры, наверняка причины неполадок кроются внутри. По возможности осмотрите внутренние соты. Если они разрушены, первый «звоночек» уже прозвенел.

Точнее можно проверить с помощью замера манометром. Правда, это не тот прибор, которым проверяют давление в шинах, поэтому лучше также доверить эту операцию специалистам. Сам алгоритм действия следующий: вместо первого кислородного датчика, используя переходник, устанавливается измерительный прибор. После заводится двигатель, обороты поднимаются до 3000 об/мин. Если стрелка на шкале преодолела отметку в 0,3 кгс/см², то катализатор забит, и наступило время для его замены.

И самое главное – придирчиво относитесь к тому, чтобы топливо и масло всегда были надлежащего качества, иначе весь осадок от них будет накапливаться в катализаторе, что также будет способствовать его скорому выходу из строя.

Как выполняется полировка фар своими руками в домашних условиях узнаете из статьи.
В каких случаях может помочь сумка-холодильник для автомобиля.
Как выбрать автомобильный компрессор https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/aksessuary-i-gadzhety-dlya-avto/avtomobilnyj-kompressor.html для подкачки шин.

Видео — проблемы катализаторов на автомобилях ВАЗ:

Автомобильный катализатор — что внутри и как работает ??? • КатОФф

Автомобильный катализатор — устройство, о котором большинство автолюбителей припоминают или узнают лишь в сервисном центре после выяснения, что указанный агрегат вышел из строя.

Режим отвода газов выхлопа реагирует на большую концентрацию канцерогенного содержимого и успешно выводит его из автомобиля. Данная система имеет несколько частей, один из которых и есть автомобильный преобразователь. Эффективность работы устройства влияет на концентрацию выходящих в атмосферу выбросов.

Катализатор — важный фильтрующий компонент

Каталитический нейтрализатор (КН) отвечает за ликвидацию ядовитых соединений, находящихся в системе выхлопа автомобиля. Это, прежде всего, несгоревшие углеводороды, окись углерода CO, сажа, окись азота NO.

Главными функциями окислителя являются:

уменьшение дозы окиси углерода в выхлопе;
снижение количества углеводородов;
полная ликвидация оксидов азота из газов выхлопа.

Если пропорции топлива и кислорода будут стехиометрическими, то процедура уменьшения вредности отработанных газов станет предельно эффективной. Если очистка будет неполной и окись углерода не будет максимально выведена из выхлопа, то в атмосферу попадут угарные газы, опасные для человека. Продолжительное вдыхание таких веществ грозит летальным исходом.

Следующая угроза для здоровья, с которой неустанно сражается каталитический конвертер — углеводороды. Они являются ключевым компонентом смога. Слизистые оболочки человека восприимчивы к повышенным дозам оксидов азота, которые также в большом количестве содержатся в смоге.

Благодаря имеющимся факторам о работе устройства, сложно перехвалить его значение. Ведь именно он является ключевым моментом автотранспортных средств, отвечающий за «чистоту» выбрасываемых в атмосферу газов. Продать катализатор на выгодных условиях с максимальной прибылью можно в компанию «Катализаторофф». Профессиональные услуги скупки всех видов отработанных окислителей и вежливое обслуживание — кредо нашей компании.

Устройство окислителя

Современные автомобили обладают тремя преобразователями одновременно. Эта система наиболее эффективна в борьбе с канцерогенными веществами.

Первый агрегат — восстанавливающий нейтрализатор, необходимый для ликвидации ядовитых соединений. В нем присутствуют такие драгметаллы как: платина и родий.

Второй вид автомобильного устройства — выхлопной конвертер окислительного действия. В нем уже сочетаются платина и палладий.

Ну и наконец, третий катализатор представляет собой сбалансированный способ регулирования газов выхлопа. Здесь происходит контролирование потока выхлопных газов. Данные, собранные в этом устройстве, позволяют влиять на систему впрыска топлива.

Если вам нужно продать исчерпавший свой ресурс катализатор по высокой цене, то в этом поможет компания «Катализаторофф» — профессионал на рынке таких услуг. Здесь лучшие условия сотрудничества как для физических лиц, так и для крупных компаний и сетей техобслуживания.

Кислородный прибор — он же лямбда-зонд подает информацию о количестве кислорода, имеющегося в выхлопном газе. Благодаря этому автомобильный компьютер может контролировать объем подаваемого воздуха к топливу.

Катализаторы можно продать не только испорченные, но и б/у по максимальным ценам. В этом вам поможем наша компания.

Внутренности каталитического конвертера

Внутри нейтрализатора могут быть керамические бусины или соты — два основных вида конструкции. Тем не менее, наиболее эффективен принцип соты. Устройство преобразователя имеет следующий вид:

подкладка — пористый материал с большой твердостью;
внешняя рубашка – выполняет роль увеличения площади для плановых металлов;
каталитическая основа может быть в виде следующих редких металлов — платина, палладий или родий.

Продать катализатор б/у — правильное решение, так как утилизация неисправного агрегата — забота о чистоте планеты. Каталитические конвертеры могут быть изготовлены из двух материалов: металл и керамика. Доступная цена на керамические устройства не исключает такого недостатка как повышенная ломкость. Для выхода из строя такого окислителя порой достаточно скачка автомобиля на ухабах или же попадание жидкости на разогретую керамику.

Если вам нужно продать старый катализатор б/у по отличным ценам — обращайтесь в «Катализаторофф». Здесь вы получите достойное вознаграждение-инвестицию для покупки нового окислителя.

Что такое катализатор и зачем он нужен в выхлопной системе

Как правило все начинается банально просто — на панели автомобиля загорается значёк «Check Engine», делается диагностика, и вылазиет ошибка Р0420 или Р0430, что означает — не эффективная работа катализатора. В 99% случаев, это означает, что катализатор отработал своё и его пора менять. Что делать? Есть разные пути в том числе и всякого рода обманки и прошивки. Но Мы придерживаемся мнения, что не зачем уродовать автомобиль и всетаки поменять катализатор на новый, пусть и не оригинальный, тем более, что в настоящее время замена на качественный универсальный катализатор, по деньгам практически соизмерима с установкой пламегасителя вместо катализатора и прошивкой или обманкой.

Что такое катализатор и зачем он нужен в выхлопной системе?

Катализатор – один из самых дорогих элементов входящий в выхлопную систему автомобиля(стоимость которой достигает 13% стоимости автомобиля), назначение которого дожигание отработанной топливной выхлопной смеси посредством каталитических химических процессов, а именно окислять вредные соединения смеси до менее вредных выхлопов. Катализатор располагается, как правило, в приемной трубе(на коллекторе), но в некоторых выхлопных системах его положение бывает после приемной трубы.

Как работает катализатор в выпускной системе автомобиля?

Составные части катализатора – это стальной корпус, в котором располагается керамический цилиндр с множеством отверстий похожий на пчелиные соты. Каталитический нейтрализатор, так еще называют эту часть системы выхлопа, имеет покрытие на сотах в виде тонкого слоя платиноиридиевого сплава. Этот сплав и способствует окислению выхлопных газов при соприкосновении с его поверхностью. Соты добавляют большую площадь соприкосновения. При данной химической реакции выделяется тепло, которое способствует повышению температуры катализатора, при этом его работа становится еще эффективней. Концентрация выхода окисленных газов соответствует нормам ЕС.

Почему автокатализатор необходим автомобилям?

Автокатализатор – обязательный элемент каждой выхлопной системы автомобиля во всем мире. Потому, что экология планеты земля, мирового уровня важности. Кстати говоря, еще одно название у этого полезного элемента – каталитический конвертер. Конструктивность этой запчасти для выхлопной системы элементарна. Хотя цена катализатора иногда неоправданна, высока! А все потому, что в нем содержится драгметалы: соли платины, родия или палладия. И многие автовладельцы подержанных иномарок испытали это на собственном опыте. Ремонт катализатора дорогостоящая затея. Но современный автомобиль без катализатора просто не поедет как надо, из за сбившихса параметров подачи топлива, получается, замена автокатализаторапросто необходима? Несомнено ДА! Можно конечно вырезать его и поставить пламегаситель, можно бесконечно ездить с горящей лампочкой «Check-Engine», и не правильными параметрами работы двигателя и уродовать свой автомобиль. Но как показал опыт, в итоге дешевле поменять катализатор на новый, без вмешательства в электронику и ездить как и раньше. В настоящее время нашей компанией используются качественные универсальные катализаторы, установка которых будет дешевле в несколько раз оригинала, а по сроку службы превосходят многие установленные на заводе изотовителе. Сколько будет стоить замена катализатора? На этот вопрос могут ответить специалисты нашего центра установки «Мир глушителей». Обращайтесь к нам, и мы поможем сэкономить вам время и денежные средства!

Как работает катализатор

Миллионы машин в мире – источники загрязнения окружающей среды. Особенно плохо обстоят дела в больших городах, где вредные выхлопы представляют реальную угрозу для жителей.

Расположение катализатора в современных машинах.

Чтобы решать эту проблему, правительства стран принимают законы, устанавливающие пределы выброса вредных веществ, в которые должны вписываться эксплуатируемые машины. Для соответствия этим законам производители автомобилей постоянно работают над двигателями и топливными системами. Для дальнейшего уменьшения вредных выбросов были изобретены катализаторы, которые входят в контакт с отработавшими газами и сильно уменьшают вредные выхлопы.

В этой статье Вы познакомитесь, какие вредные вещества производит двигатель, и как катализатор борется с каждым из них. Катализаторы – удивительно простые устройства, поэтому Вам будет интересно узнать, насколько эффективно они работают!

Вредные выхлопы автомобиля

Для уменьшения вредных выхлопов современные машины тщательно контролируют количество сгораемого топлива. Для этого соотношение топлива и воздуха поддерживается на близком к стехиометрическому уровне, то есть на идеальном расчетном уровне. Теоретически это соотношение означает, что происходит сгорание всего топлива и кислорода воздуха. Для бензина стехиометрическое соотношение — 14.7:1. Топливная смесь лишь немного отклоняется от этого идеального соотношения во время езды. Иногда смесь бывает бедной (соотношение воздух-топливо больше 14.7) или богатой (соотношение воздух-топливо меньше 14.7).

Главные составляющие выхлопа автомобиля:
Азот (N2) – воздух на 78% состоит из азота, и большая часть его проходит через двигатель.
Оксид углерода (CO2) – это один из продуктов работы двигателя. Углерод в топливе связывается с кислородом в воздухе.
Пары воды (h3O) – еще один продукт сгорания. Водород в топливе связывается с кислородом в воздухе.
Эти части выхлопа практически безобидные (хотя оксид углерода вносит вклад в глобальное потепление). Но процесс сгорания не бывает идеальным и приводит к малым выбросам более вредных и опасных газов:

Окись углерода (CO) или угарный газ – ядовитый газ без цвета и запаха.

Гидрокарбонаты и летучие органические вещества (VOC) – получаются из-за не прогоревшего полностью топлива

Солнечный свет разрушает эти соединения, и получаются окиси — продукты фотохимического разложения выхлопных газов, которые входят в реакцию с оксидом азота и образуют слой озона (O3), главного компонента смога.

Окись азота (NO и NO2, называемые вместе NOx) – вносят вклад в смог и кислотные дожди, а также вызывают раздражения слизистой человека.
Три выше упомянутые вредные составляющие выхлопа должны уменьшаться в количестве при прохождении через катализатор.

Большинство современных машин оснащено трехкомпонентными катализаторами.
«Три компонента» относятся к трем вредным выхлопам, которые надо нейтрализовать – угарный газ СО, углеводороды VOC и окись NOx. Именно благодаря трем компонентам происходят необходимые химические реакции – окисление монооксида углерода (СО) и несгоревших углеводородов (СН), а также сокращение количества окиси азота (NOx). В трехкомпонентном катализаторе платина и палладий вызывают окисление СО и СН, а родий уменьшает выбросы NOx. Катализатор представляет сотовую структуру из керамики. Это позволяет максимально увеличить эффективную площадь контакта каталитического покрытия с выхлопными газами — до величин около 20 тыс. м2. Причем вес благородных металлов, нанесенных на подложку на этой огромной площади, составляет всего 2-3 грамма! Керамика сделана достаточно огнеупорной – выдерживает температуру до 800-850 градусов. Но все равно при неисправности системы питания и длительной работе на богатой рабочей смеси монолит может не выдержать и оплавиться — и тогда катализатор выйдет из строя. Именно поэтому так проблематично выглядит использование катализаторов с керамическим носителем на карбюраторных двигателях.

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор

А- катализатор уменьшения вредных выхлопов, В- катализатор окисления (сгорания) вредных веществ, С- керамическая сотовая структура

Обратите внимание на две раздельные части катализаторов

Большинство катализаторов используют сотовую структуру.

Керамическая сотовая структура катализатора

Первая часть катализатора использует платину и родий для уменьшения выхлопа NOx. При контакте с молекулами NO или NO2 катализатор отрываем азот N из соединения, тем самым, освобождая азот O2. Атомы азота образуют соединение азота N2. Формула процесса:

2NO => N2 + O2 или 2NO2 => N2 + 2O2

Окисляющий катализатор – второй этап очистки.

Он уменьшает выбросы несгоревших углеводородов и моноксида углерода путем сжигания их (окислением) в платиновом и палладиевом катализаторе. Этот катализатор ускоряет реакцию CO и углеводородов с несгоревшим кислородом в выхлопном газе. Формула:

2CO + O2 => 2CO2

Но откуда берется этот кислород?

Контрольная система – это третий этап. Она контролирует состав выходящих газов и использует эту информацию для контроля впрыска. Перед катализатором установлен кислородный датчик или лямбда-зонд. Этот датчик сообщает блоку управления двигателем, сколько кислорода в выхлопном газе. Сам блок управления может увеличивать или уменьшать количество кислорода в топливной смеси. Эта контрольная схема позволяет компьютеру устанавливать близкое к стехиометрическому соотношение топлива к воздуха, а так же обеспечивать достаточное количество кислорода в выхлопе, чтобы окислялись гидрокарбонаты и CO.

Другие способы уменьшения вредных выхлопов.

Катализатор существенно уменьшает вредные выхлопы автомобиля, но его можно еще дальше совершенствовать. Большой недостаток катализатора – высокий температурный режим работы. Когда Вы запускаете холодный автомобиль, сначала катализатор вообще не работает, и все вредные выбросы выходят в окружающую среду.

Простое решение этой проблемы – разместить катализатор ближе к двигателю. Это позволит ему прогреваться быстрее, но также уменьшает срок эксплуатации из-за работы при повышенных температурах. Большинство производителей размещают катализатор под передним пассажирским сиденьем, чтобы увеличить срок службы устройства.

Предварительный прогрев катализатора – хороший способ вывести его раньше на рабочий температурный режим. Самый простой способ –электрический нагревательный элемент. К сожалению, 12 Вольт автомобильной сети недостаточно для быстрого прогрева катализатора. Кроме того, большинство водителей не будут ждать несколько минут на прогрев катализатора до запуска машины. Сегодня только гибридные машины располагают достаточным напряжением для быстрого прогрева катализатора.

Автомобильный катализатор как он работает, почему выходит из строя » НаДомкрат

Статья создана при поддержке наших партнеров https://katalizatoroff.ru/. Компания занимается приемом отработанных автомобильных катализаторов

Каждый автомобиль состоит из нескольких систем, которые разбиваются на компоненты. Как и человеческий организм, они работают в тесном взаимодействии. В случае поломки одной из частей страдает весь автомобиль, увеличивается износ и расход топлива, снижается безопасность. Автомобильный катализатор — это не что иное, как керамическая или металлическая губка, через которую проходят выхлопные газы.

При правильной работе трансмиссии, эффективном двигателе и отсутствии серьезных механических повреждений под капотом, каталитического нейтрализатора хватает примерно на 100000 километров пробега. После превышения этого расстояния его эффективность начинает значительно снижаться, при этом можно заметить значительное падение оборотов двигателя, а также выброс облаков дыма из выхлопной трубы. Что такое катализатор? Как распознать неисправности этого элемента?

Конструкция катализатора и его работа

Снаружи деталь немного похожа на глушитель. Это часть выхлопной системы. Она закрыта в жестяной банке, которая работает при температуре от 400 до 800 градусов. Указанная металлическая банка наполнена особой структурой на основе платины, палладия и родия. Использование благородных металлов часто делает автомобильные катализаторы одним из самых дорогих компонентов.
Как работает катализатор? Его задача — уменьшить количество токсичных веществ, содержащихся в выхлопных газах.

Благодаря материалу, из которого изготовлена конструкция элемента, существует два типа автомобильных катализаторов: керамические и металлические. Компонент в старых моделях автомобилей размещался на выхлопной трубе. В настоящее время он устанавливается непосредственно в выпускной коллектор. В основном это связано с более строгими стандартами чистоты выхлопных газов и экологией. Однако благодаря этому он работает намного эффективнее, поскольку быстрее нагревается. Конструкция катализатора также обеспечивает ему срок службы не менее 100000 километров. Однако время от времени этот интервал короче, и первые проблемы начинаются после 60 000 км.

Как можно повредить автомобильный катализатор?

В принципе, это непросто, но на поломку влияет масса факторов. Наиболее частая неисправность — это повреждение каталитического нейтрализатора из-за охлаждения выхлопной системы. Речь идет о резком перепаде температуры. Если наполнение катализатора начинает перемещаться из-за мелких дефектов внутренней структуры, износ будет намного быстрее. Такие случаи встречается реже при металлических вставках, но керамические модели иногда ломаются полностью.

Другой проблемой будет регулярная езда с двигателем на богатой смеси, которая не достигает нужных температур. Почему? Из-за того, что несгоревшее топливо не соответствует принципу работы катализатора. Необработанная смесь попадает в выхлопную систему и сгорает только тогда, когда вступает в контакт с керамическим покрытием катализатора, что вызывает чрезмерную эксплуатацию из-за повышения температуры компонента. В таких условиях срок службы катализатора сокращается до 75%.

Одна из самых распространенных проблем — выход из строя катализатора из-за плохо работающей системы автомобилей работающих на газе. Хорошо отрегулированная газовая установка существенно не влияет на состояние катализатора. Однако, когда смесь слишком богатая, каталитический нейтрализатор может быть поврежден всего через несколько сотен километров. Проблема в большом содержании серы в топливе. Если установка неправильно установлена или настроена, сера, если она не обработана, очень быстро забивает вставку нейтрализатора.

Самые частые неисправности и как их избежать

Когда известно, что такое катализатор, нужно выяснить, как он ломается, также стоит обратить внимание на основные симптомы повреждения. Каталитический нейтрализатор — это не только очиститель выхлопных газов, от него зависит процесс сгорания топлива, а также правильная работа двигателя.

Катализаторы в автомобилях, вопреки всему, являются довольно прочными компонентами. Разработчики проектируют их для работы в неблагоприятных условиях. Это касается огромного перепада температур, воздействия влаги, а также механических повреждений. Некоторые из старых типов гораздо менее устойчивы к механическому износу. Как это влияет на дальнейшую работу? Когда керамический сердечник изнашивается, система зажигания может выйти из строя. Топливо будет сжигаться в каталитическом нейтрализаторе, а не в цилиндре. В этой ситуации основным признаком неисправности катализатора будет падение мощности. Сразу будет заметно более низкая производительность и более тяжелая работа двигателя. Это характерно. Кроме того, можно услышать шум, похожий на звон или дребезжание возле ходовой части.

В более новых автомобилях о повреждении каталитического нейтрализатора сигнализирует индикатор CHECK на приборной панели. Однако стоит иметь в виду, что это один из многих факторов, которые могут вызвать загорание индикатора. В такой ситуации водители очень часто снимают катализатор, а затем ставят на его место кусок выхлопной трубы.

Автомобильный катализатор — как устранить неисправность?

В такой ситуации достаточно воспользоваться помощью специалиста. Он может устранить неисправность двумя способами. Заменить компонент на новый или установить восстановленный эквивалент. Однако не стоит выбирать б/у компонент, который не ремонтировали, потому что он часто выходит из строя в течение короткого времени после покупки. Цены на катализатор очень высоки из-за материалов, используемых при его производстве. Но на рынке представлен широкий спектр более дешевых альтернатив. Стоимость ремонта зависит от того, насколько новый автомобиль. Старые обойдутся дешевле в ремонте, так как они оснащены гораздо менее сложной выхлопной системой.

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 конвертеры (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!

Artwork: Основная концепция каталитического нейтрализатора: расположенный между двигателем вашего автомобиля и выхлопной трубой, он поглощает 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, которую выполняет каталитический нейтрализатор.

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 протекать 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 неэтилированное топливо, 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, составленная 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 усугубляют изменение климата, потому что они превращают окись углерода в двуокись углерода. Фактически, угарный газ, производимый вашей машиной, в конечном итоге сам 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 большую часть 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 на дороге 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 выбросов. 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 ухудшить положение.

Как работает каталитический нейтрализатор

До того, как были разработаны каталитические нейтрализаторы, отработанные газы, производимые автомобильным двигателем, направлялись прямо в выхлопную трубу. 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:

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

Каталитические нейтрализаторы работают на дизельных двигателях?

График

: Грязные дизели? Лишь 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 автомобилей с дизельным двигателем и систем нейтрализации выхлопных газов», «Чистые технологии и политика в области окружающей среды», январь 2015, том 17, выпуск 1, в котором приводятся данные из «Выбросы дизельных двигателей 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 большей мощности, 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.Houdry 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 шестнадцатью отдельными кольцами (красные) 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 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 автотранспортными средствами: 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 изобретателя о более чистом двигателе: 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 стремительного роста цен на платину каталитические нейтрализаторы стоит украсть
сокращают смог, но усиливают глобальное потепление, 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 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 он должен был решить в процессе (например, решение газы, образующиеся при различных условиях вождения).
Патент США 3,896,616: процесс и устройство Карла Д. Кейта и Джона Дж. Муни, 29 июля 1975 г. Еще один очень удобный для чтения патент, в нем описан улучшенный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, используемый в большинстве современных транспортных средств.
№ 4672809: Каталитический нейтрализатор для дизельного двигателя, автор — Ричард К. Корнелисон и Уильям Б. Реталлик, WR 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.

Следуйте за нами

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 …

Каталитические преобразователи | Давайте поговорим о науке

Есть ли у вас друзья, которые готовятся к экзамену по вождению? Или, может быть, вы тот, кто усвоил правила дорожного движения. Но как много вы на самом деле знаете о своей машине? Например, вы говорили, что благородные металлы помогают очищать выхлоп двигателя?

Предупреждение о заблуждении
Благородные металлы и драгоценные металлы — это не одно и то же.Драгоценные металлы имеют высокую денежную ценность. Благородные металлы обладают высокой устойчивостью к коррозии и окислению. Однако некоторые драгоценные металлы также относятся к благородным металлам.

Что выходит из выхлопной трубы автомобиля?

Выхлоп автомобилей также называют выхлопными газами автомобилей. В нем много веществ. Некоторые из них более вредны, чем другие.

В двигателе вашего автомобиля, вероятно, используется бензин в качестве топлива. Бензин — углеводород . Ваш автомобиль смешивает это топливо с воздухом, прежде чем сжечь его.Этот процесс называется сжиганием , и он дает множество побочных химических продуктов.

Некоторые из этих побочных продуктов совершенно безопасны. Например, воздух на 78% состоит из газообразного азота (N ₂). Часть этого азота реагирует с кислородом во время горения. Однако большая его часть попадает в выхлоп двигателя как N ₂. Выхлоп двигателя также включает воду (H ₂ O). Зимой вы часто будете видеть, как из выхлопных труб капает вода.

Автомобильные двигатели также выделяют много вредных веществ.Некоторые из них могут вызвать кислотное осаждение. Это касается диоксида углерода (CO ₂), оксидов азота (NO _x) и оксидов серы .

Другие выбросы транспортных средств могут вызвать проблемы со здоровьем, такие как сердечно-сосудистые заболевания и рак. Это касается несгоревших углеводородов, твердых частиц (частиц углерода) и летучих органических соединений (ЛОС) .

Автомобильные двигатели также выделяют угарный газ (CO) .Этот ядовитый газ может заменить кислород в вашем кровотоке. Если вы вдыхаете его достаточно, он может даже задохнуться!

Звучит очень опасно, не так ли? К счастью, каталитические нейтрализаторы помогают снизить вредные выбросы двигателя. Вот как.

Что такое каталитический нейтрализатор?

Каталитический нейтрализатор был изобретен около 1950 года Эженом Удри. Он был французским инженером-механиком. Он разработал каталитический нейтрализатор для очистки выхлопных газов автомобилей.

Широкое использование каталитических нейтрализаторов началось примерно в 1975 году. В то время правительства начали попытки уменьшить загрязнение воздуха от автомобилей. Но тогда многие автомобили использовали этилированный бензин. Свинец (Pb) может препятствовать нормальной работе каталитического нейтрализатора. Это потому, что свинец может покрывать поверхность, которая обычно вступает в реакцию с выхлопными газами.

Знаете ли вы?
Представьте, что вы использовали одинаковое количество топлива в внедорожнике с каталитическим нейтрализатором и в газонокосилке без него.Газонокосилка будет выделять примерно в 100 раз больше загрязняющих веществ!

Как работают каталитические нейтрализаторы?

На автомобиле каталитический нейтрализатор прикреплен к выхлопной трубе. Металлический корпус содержит керамические соты. Соты покрыты смесью платины (Pt), палладия (Pd) и родия (Rh). Эти благородные металлы хорошо сопротивляются окислению, коррозии и кислоте. Это означает, что они могут противостоять плохой погоде и всем химическим веществам, выделяемым автомобильным двигателем.

Благородные металлы в каталитических нейтрализаторах действуют как катализаторы .Катализаторы представляют собой соединения , которые могут запускать химическую реакцию, не будучи затронутыми ими. Сотовая структура внутри каталитического нейтрализатора увеличивает площадь поверхности, на которой могут происходить реакции.

Каталитические преобразователи используют в качестве катализаторов такие элементы, как платина (Pt), палладий (Pd) и родий (Rh) (Давайте поговорим о науке с использованием фотографий Periodictableru [CC BY], Изображения химических элементов в высоком разрешении [CC BY и Alchemist-hp ( talk) www.pse-mendelejew Производная работа: Purpy Pupple [CC BY-SA 3.0] Wikimedia Commons (Pt, Pd, Rh)).

Знаете ли вы?
Сегодня около 98% всех продаваемых в мире новых автомобилей содержат каталитический нейтрализатор.

Какие химические реакции происходят в катализаторе?

Каталитические нейтрализаторы

используют реакции восстановления , и , (окислительно-восстановительный потенциал) для уменьшения вредных выбросов.

Они используют катализатор восстановления , состоящий из платины и родия. Он помогает уменьшить количество оксидов азота (NO _x), удаляя атомы азота из молекул оксида азота (NO и NO ₂).Это позволяет свободному кислороду образовывать газообразный кислород (O ₂). Затем атомы азота, прикрепленные к катализатору, вступают в реакцию друг с другом. В результате этой реакции образуется газообразный азот (N ₂).

Изображение — текстовая версия

Азотная кислота и диоксид азота восстанавливаются с образованием газообразного азота и газообразного кислорода.

В каталитических нейтрализаторах

также используется катализатор окисления , состоящий из платины или палладия.Это помогает снизить содержание углеводородов (HC) и оксида углерода (CO). Начнем с того, что окись углерода и кислород соединяются с образованием двуокиси углерода (CO2). Затем несгоревшие углеводороды и кислород объединяются с образованием диоксида углерода и воды.

Изображение — текстовая версия

Окись углерода и кислород соединяются с образованием двуокиси углерода. Несгоревшие углеводороды и кислород соединяются с образованием диоксида углерода и воды.

В современных каталитических нейтрализаторах также используются датчики кислорода . Иногда их называют лямбда-датчиками. Они контролируют, сколько дополнительного кислорода закачивается в выхлопной поток. Поддержание правильного количества кислорода делает реакции восстановления и окисления более эффективными.

Знаете ли вы?
Двигатель автомобиля производит наибольшее количество загрязнений сразу после его включения. Это потому, что каталитическим нейтрализаторам может потребоваться несколько минут, чтобы сработать.Это отличный повод прогуляться, если вам нужно проехать лишь небольшое расстояние!

Исследователи изучают, можно ли использовать золото в каталитических нейтрализаторах. Это может показаться дорогим. Но на самом деле золото дешевле многих других благородных металлов. И это еще не все! Фактически, в ближайшие пару десятилетий у нас могут закончиться такие металлы, как платина. В некоторых местах люди даже воруют каталитические нейтрализаторы, чтобы добраться до драгоценных благородных металлов внутри!

Как работают каталитические нейтрализаторы | HowStuffWorks

В химии катализатор — это вещество, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию, не затрагивая себя.Катализаторы участвуют в реакциях, но не являются ни реагентами, ни продуктами реакции, которую они катализируют. В организме человека ферменты являются естественными катализаторами, ответственными за многие важные биохимические реакции [источник: Chemicool].

В каталитическом нейтрализаторе работают два разных 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, поскольку материалы чрезвычайно дороги. Некоторые из новейших конвертеров даже начали использовать золото, смешанное с более традиционными катализаторами. Золото дешевле, чем другие материалы, и может усилить окисление — химическую реакцию, уменьшающую количество загрязняющих веществ, — до 40 процентов [источник: Kanellos].

Большинство современных автомобилей оснащены трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами .Это относится к трем регулируемым выбросам, которые он помогает уменьшить.

Катализатор восстановления — 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 => N ₂ + O ₂ или 2NO => N ₂ + 2O ₂

Катализатор окисления является второй ступенью каталитического нейтрализатора.Он уменьшает количество несгоревших углеводородов и окиси углерода путем их сжигания (окисления) над платиновым и палладиевым катализатором. Этот катализатор способствует реакции CO и углеводородов с оставшимся кислородом в выхлопных газах. Например:

2CO + O ₂ => 2CO ₂

В каталитических нейтрализаторах используются два основных типа структур — соты и керамические шарики . В большинстве автомобилей сегодня используется сотовая структура.

В следующем разделе мы рассмотрим третий этап процесса конверсии и то, как вы можете получить максимальную отдачу от вашего каталитического нейтрализатора.

Каталитические нейтрализаторы: как они работают и предотвращение краж.

Если вы не знаете, что такое каталитический нейтрализатор, не теряйте из-за этого сон. Технология не нова, и сегодня она присутствует практически в каждом автомобиле, 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 утилизируется. 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 вызывало 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 выхлопа, в таком месте, где он доступен 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. Более совершенные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы устанавливаются на современные автомобили, и они 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 справляются с определенными выбросами от 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, а общее количество случаев кражи за год примерно в 10 раз выше, чем в 2018 году.

Согласно отчетам, этот 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 — цифра, завышенная из-за того, что воры обычно наносят машине ущерб при снятии устройства.Хотя кражи каталитических нейтрализаторов по-прежнему редки, есть несколько простых шагов, которые вы можете предпринять, чтобы защитить свой автомобиль …

Припаркуйте свой автомобиль в закрытом гараже или на хорошо освещенном месте на виду у публики, задняя часть автомобиля должна быть 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 удалить дым, выходящий из них. 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 Евро-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, который блокирует 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 селективного каталитического восстановления на основе AdBlue, которые работают с «кошкой» для дальнейшей очистки выхлопных газов автомобилей.

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

Как работает каталитический нейтрализатор?

Ответ: С 1975 года каждый автомобиль, произведенный в Соединенных Штатах, должен иметь каталитический нейтрализатор. Каталитический нейтрализатор отвечает за контроль вредных выбросов из вашего автомобиля. Он расположен в нижней части вашего автомобиля, сразу за двигателем. Разбив его название, мы можем точно проанализировать его функцию. Каталитические преобразователи содержат вещества или соединения, такие как платина, родий или палладий, которые действуют как катализаторы и преобразователи.Соединения действуют как катализаторы, поскольку вызывают химическую реакцию, но не меняют своей первоначальной формы. Эти соединения также действуют как преобразователи, поскольку они вступают в реакцию с вредными газами, такими как окись углерода, углеводороды и оксиды азота, производимые вашим двигателем, и преобразуют их. Это преобразование в менее вредные газы происходит до того, как они выходят из вашей выхлопной системы в воздух. Каталитические нейтрализаторы содержат сотовые (покрытые крошечными порами) структуры, покрытые платиной, родием или палладием в зависимости от стадии катализатора.Выхлопные газы двигателя проходят через сотовые конструкции с покрытием и вступают в реакцию с соединениями. Выбросы проходят через две разные стадии катализатора: катализатор восстановления и катализатор окисления. На первой стадии катализатора (катализатор восстановления) оксиды азота реагируют с сотовой структурой, покрытой платиной и родием. Когда эти вредные оксиды азота реагируют с катализаторами (платина и родий), катализаторы удаляют молекулу азота, удерживают ее и высвобождают молекулы кислорода.Затем оставшиеся молекулы азота соединятся с другими молекулами азота и выйдут через выхлопную систему. На этом этапе вредные газы оксидов азота превращаются в безвредные газы кислорода и азота. На второй стадии катализатора (катализатор окисления) окисляются окись углерода и углеводороды. Это означает, что молекулы кислорода будут реагировать с молекулами монооксида углерода и углеводородов. Эти вещества проходят через сотовую структуру, покрытую платиной и палладием, которая действует как катализатор и способствует реакции.На этом этапе очень вредные угарный газ и углеводородные газы преобразуются в менее вредные углекислые газы и пары воды. Каталитические преобразователи также работают рука об руку с системой управления. Эта система управления управляет системой впрыска топлива и контролирует выбросы, покидающие двигатель, до того, как они попадут в каталитический нейтрализатор. Он также содержит кислородный датчик, который определяет, сколько кислорода поступает в выхлопную систему. Датчик кислорода контролирует количество кислорода и сообщает системе впрыска топлива, что нужно увеличить или уменьшить количество кислорода, используемого в топливно-воздушной смеси, используемой для питания двигателя.Датчик также следит за тем, чтобы в выхлопной системе было достаточно кислорода для использования каталитическим нейтрализатором на стадии катализатора окисления.

7.1: Каталитические преобразователи — Chemistry LibreTexts

Каталитический нейтрализатор — это устройство, используемое для уменьшения выбросов двигателя внутреннего сгорания (используется в большинстве современных автомобилей и транспортных средств). Недостаточно кислорода для полного окисления углеродного топлива в этих двигателях до двуокиси углерода и воды; таким образом образуются токсичные побочные продукты.Каталитические преобразователи используются в выхлопных системах, чтобы обеспечить место для окисления и восстановления токсичных побочных продуктов (например, оксидов азота, монооксида углерода и углеводородов) топлива до менее опасных веществ, таких как диоксид углерода, водяной пар и газообразный азот.

Введение

Каталитические нейтрализаторы

были впервые широко внедрены в автомобили американского производства в 1975 году из-за правил EPA по снижению токсичных выбросов. Закон Соединенных Штатов о чистом воздухе требовал сокращения выбросов всех новых моделей автомобилей на 75% после 1975 года, причем снижение должно было осуществляться с использованием каталитических нейтрализаторов.Без каталитических нейтрализаторов автомобили выделяют углеводороды, окись углерода и окись азота. Эти газы являются крупнейшим источником приземного озона, который вызывает смог и вреден для растений. Каталитические нейтрализаторы также можно найти в генераторах, автобусах, грузовиках и поездах — почти все, что имеет двигатель внутреннего сгорания, имеет форму каталитического нейтрализатора, прикрепленного к его выхлопной системе.

Каталитический нейтрализатор — это простое устройство, в котором используются основные окислительно-восстановительные реакции для уменьшения количества загрязняющих веществ, производимых автомобилем.Он преобразует около 98% вредных паров, производимых автомобильным двигателем, в менее вредные газы. Он состоит из металлического корпуса с керамической сотовой внутренней частью с изолирующими слоями. Этот сотовый интерьер имеет тонкостенные каналы, покрытые тонким слоем оксида алюминия. Это пористое покрытие увеличивает площадь поверхности, позволяя протекать большему количеству реакций и содержит драгоценные металлы, такие как платина, родий и палладий. В одном конвертере уходит не более 4-9 граммов этих драгоценных металлов.

Конвертер использует простые реакции окисления и восстановления для преобразования нежелательных паров. Вспомните, что окисление — это потеря электронов, а восстановление — это их получение. Драгоценные металлы, упомянутые ранее, способствуют переносу электронов и, в свою очередь, преобразованию токсичных паров.

Последняя секция преобразователя управляет системой впрыска топлива. Этой системе управления помогает датчик кислорода, который отслеживает, сколько кислорода находится в выхлопном потоке, и, в свою очередь, сообщает компьютеру двигателя, что нужно отрегулировать соотношение воздух-топливо, поддерживая работу каталитического нейтрализатора на стехиометрической точке и около 100%. эффективность.

Функции

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор выполняет одновременно три функции:

Восстановление оксидов азота до элементарного азота и кислорода: \ [NO_x \ rightarrow N_x + O_x \]
Окисление окиси углерода до двуокиси углерода: \ [CO + O_2 \ rightarrow CO_2 \]
Окисление углеводородов до диоксида углерода и воды: \ [C_xH_ {4x} + 2xO_2 \ rightarrow xCO_2 + 2xH_2O \]

Есть два типа «систем», работающих в каталитическом нейтрализаторе: «обедненная» и «богатая».«Когда система работает« на обедненной смеси », кислорода больше, чем требуется, и поэтому реакции способствуют окислению монооксида углерода и углеводородов (за счет восстановления оксидов азота). Напротив, когда система работает «богатый», топлива больше, чем необходимо, и реакции способствуют восстановлению оксидов азота до элементарного азота и кислорода (за счет двух реакций окисления). При постоянном дисбалансе реакций система никогда не достигает 100% эффективность.

Примечание: конвертеры могут накапливать «лишний» кислород в потоке выхлопных газов для дальнейшего использования. Это хранилище обычно происходит, когда система работает экономно; газ выделяется, когда в выхлопном потоке недостаточно кислорода. Выделяемый кислород компенсирует нехватку кислорода, полученного в результате восстановления NO _x, или когда происходит резкое ускорение, и система соотношения воздух-топливо обогащается быстрее, чем каталитический нейтрализатор может адаптироваться к этому. Кроме того, высвобождение накопленного кислорода стимулирует процессы окисления CO и C _x H _4x.

Опасности загрязняющих веществ

Без окислительно-восстановительного процесса для фильтрации и преобразования оксидов азота, монооксидов углерода и углеводородов качество воздуха (особенно в больших городах) становится вредным для человека.

Оксиды азота: Эти соединения относятся к тому же семейству, что и диоксид азота, азотная кислота, закись азота, нитраты и оксид азота. Когда NO _x попадает в воздух, он вступает в реакцию, стимулируемую солнечным светом, с органическими соединениями в воздухе; результат — смог.Смог является загрязнителем и оказывает вредное воздействие на легкие детей. NO _x, реагируя с диоксидом серы, производит кислотный дождь, который очень разрушителен для всего, на что он попадает. Кислотный дождь разъедает автомобили, растения, здания, национальные памятники и загрязняет озера и ручьи до непригодной для рыбы кислотности. NO _x может также связываться с озоном, создавая биологические мутации (например, смог) и уменьшая пропускание света.

Окись углерода: Это опасный вариант природного газа CO ₂.Не имеющий запаха и цвета, этот газ не выполняет многих полезных функций в повседневных процессах.

Углеводороды: Вдыхание углеводородов из бензина, бытовых чистящих средств, пропеллентов, керосина и других видов топлива может быть смертельным для детей. Другие осложнения включают нарушения центральной нервной системы и сердечно-сосудистые проблемы.

Каталитическое ингибирование и разрушение

Каталитический нейтрализатор — это чувствительное устройство с внутренним покрытием из драгоценных металлов.Без этих металлов окислительно-восстановительные реакции не могут происходить. Есть несколько веществ и химикатов, которые тормозят работу каталитического нейтрализатора.

Свинец: Большинство автомобилей работают на неэтилированном бензине, в котором весь свинец удален из топлива. Однако, если свинец добавляется в топливо и сжигается, он оставляет осадок, покрывающий каталитические металлы (Pt, Rh, Pd и Au) и предотвращающий контакт с выхлопными газами, что необходимо для проведения необходимых окислительно-восстановительных реакций.
Марганец и кремний: Марганец в основном содержится в металлоорганическом соединении ММТ (метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца).MMT — это соединение, используемое в 1990-х годах для увеличения октанового числа топлива (более высокое октановое число указывает на то, что газ с меньшей вероятностью воспламеняется, вызывая взрыв двигателя. Это важно, поскольку двигатели с более высокими характеристиками имеют высокую степень сжатия, что требуется бензин с более высоким октановым числом, чтобы дополнить степень сжатия в двигателе), и в настоящее время запрещен к коммерческой продаже из-за правил EPA. Кремний может просачиваться из камеры сгорания в выхлопной поток из охлаждающей жидкости внутри двигателя.

Эти загрязнения препятствуют нормальной работе каталитического нейтрализатора. Однако этот процесс можно обратить вспять, запустив двигатель при высокой температуре, чтобы увеличить поток горячих выхлопных газов через преобразователь, расплавив или сжижая некоторые загрязнения и удалив их из выхлопной трубы. Этот процесс не работает, если металл покрыт свинцом, потому что свинец имеет высокую температуру кипения. Если отравление свинцом достаточно серьезное, весь преобразователь приходит в негодность и подлежит замене.

Термодинамика каталитических нейтрализаторов

Напомним, что термодинамика предсказывает, являются ли реакция или процесс самопроизвольными при определенных условиях, но не скорость этого процесса. Приведенные ниже окислительно-восстановительные реакции протекают медленно без катализатора; даже если процессы термодинамически благоприятны, они не могут происходить без надлежащей энергии. Эта энергия представляет собой энергию активации (\ (E_a \) на рисунке ниже), необходимую для преодоления начального энергетического барьера, препятствующего реакции.Катализатор способствует термодинамическому процессу за счет снижения энергии активации; сам по себе катализатор не производит продукт, но он влияет на количество и скорость образования продуктов.

Восстановление оксидов азота до элементарного азота и кислорода: \ [NO_x \ rightarrow N_x + O_x \]
Окисление окиси углерода до двуокиси углерода. \ [CO + O_2 \ вправо CO_2 \]
Окисление углеводородов до диоксида углерода и воды. \ [C_xH_ {4x} + 2xO_2 \ стрелка вправо xCO_2 + 2xH_2O \]

Кража каталитического нейтрализатора

Из-за наличия драгоценных металлов в покрытии внутренней керамической конструкции многие каталитические нейтрализаторы стали объектами краж.Преобразователь является наиболее легкодоступным компонентом, поскольку он находится снаружи и под автомобилем. Вор мог легко проскользнуть под машину, пропилить соединительные трубки на каждом конце и уйти вместе с каталитическим нейтрализатором. В зависимости от типа и количества драгоценных металлов внутри каталитический нейтрализатор можно легко продать по 200 долларов за штуку.

Глобальное потепление

Хотя каталитический нейтрализатор помогает снизить токсичность выхлопных газов автомобильных двигателей, он также оказывает вредное воздействие на окружающую среду.При конверсии углеводородов и окиси углерода образуется двуокись углерода. Двуокись углерода — один из наиболее распространенных парниковых газов, вносящий значительный вклад в глобальное потепление. Конвертеры иногда вместе с углекислым газом перестраивают азотно-кислородные соединения с образованием закиси азота. Это то же соединение, которое используется в веселящем газе и в качестве усилителя скорости в автомобилях. Как парниковый газ, закись азота в 300 раз сильнее углекислого газа и пропорционально способствует глобальному потеплению.

Список литературы

Тимберлейк, Карен К. Химия: Введение в общую, органическую и биологическую химию . 10-е изд. Верхняя Седл-Ривер: Высшее образование Прентис-Холл, 2008.
Петруччи, Ральф Х., Уильям С. Харвуд и Джефф Э. Херринг. Общая химия: принципы и современные приложения . 9 изд. Река Аппер Сэдл: Прентис Холл, 2006. d Биологическая химия . 10-е изд. Тимберлейк, Карен К. Химия: Введение в общие, органические и биологические Chmi

Проблемы

Каковы потенциальные опасности токсичных веществ, выбрасываемых автомобилем без каталитического нейтрализатора?
Какие 3 окислительно-восстановительных реакции происходят в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе?
Каталитический нейтрализатор работает со 100% эффективностью? Почему или почему нет?
Как каталитические нейтрализаторы могут быть повреждены или неправильно использованы?
Почему кражи каталитических нейтрализаторов? What ar

Авторы

Что такое каталитический нейтрализатор и зачем он нам?

В среднем автомобиль состоит из множества деталей — около 30 000 — и каждая из них выполняет определенную функцию.От простых гаек и болтов, скрепляющих все вместе, до самого двигателя, каждая машина представляет собой сложную комбинацию этих частей. Итак, когда дело доходит до каталитического нейтрализатора, вы, вероятно, знаете, что это деталь автомобиля, но, скорее всего, это так. Вы можете удивиться, узнав, что задача каталитического нейтрализатора — преобразовывать вредные загрязнители в менее вредные выбросы, прежде чем они даже покинут выхлопную систему автомобиля. ¹

Знаете ли вы, что делать, когда загорается индикатор проверки двигателя? Узнайте больше здесь.

Если ваша машина была произведена после 1975 года, то, скорее всего, да. Каждая машина на дороге является источником вредных выбросов угарного газа, углеводородов и оксидов азота. ¹ Ежедневно ездят миллионы автомобилей, и это загрязнение может создать большие проблемы. Выбросы выхлопных газов способствуют заболеваниям дыхательных путей, плохому качеству воздуха и загрязнению окружающей среды. ² Для борьбы с этим вредным воздействием Агентство по охране окружающей среды (EPA) ужесточило нормы выбросов в середине 1970-х годов, и каталитический нейтрализатор является обязательным компонентом всех автомобилей с 1975 года (год его создания).³

Каталитический нейтрализатор расположен в нижней части автомобиля, в выхлопной системе между выпускным коллектором и глушителем. ² Сама деталь имеет форму бусинок или сот и покрыта металлическим катализатором, обычно комбинацией платины, родия и палладия. ¹ Когда выхлопные газы проходят через нагретый каталитический нейтрализатор, происходят два каталитических события:

Катализатор восстановления — это первое из двух каталитических событий, которые происходят.Он использует металлические катализаторы для уменьшения вредных оксидов азота путем разделения молекул на азот и кислород. Азот задерживается внутри конвертера, а кислород проходит через него. ¹
Катализатор окисления — это второе каталитическое событие. Он уменьшает количество несгоревших углеводородов и оксида углерода путем их сжигания (окисления) над металлическим катализатором. ¹

По сути, ваш каталитический нейтрализатор отфильтровывает вредные побочные продукты в выхлопе и сжигает их.² И хотя основная функция каталитического нейтрализатора заключается в сокращении вредных выбросов, он также повышает эффективность вашего автомобиля, а исправный автомобиль продлит срок службы вашего каталитического нейтрализатора, сводя к минимуму возможность дорогостоящего ремонта каталитического нейтрализатора или замена.

Есть много возможных признаков того, что ваш каталитический нейтрализатор неисправен. Вялый двигатель или пониженное ускорение — это незаметные симптомы, которые нельзя игнорировать — попросите механика диагностировать проблему как можно скорее.Темный выхлопной дым и запах серы или тухлых яиц из выхлопных газов — более заметные признаки неисправности каталитического нейтрализатора. ⁴

Другие проблемы с автомобилем могут привести к повреждению каталитического нейтрализатора. Пропуски зажигания в свечах зажигания или отказавший кислородный датчик могут вызвать перегрев каталитического нейтрализатора. Он также может быть поврежден загрязняющими веществами в топливе; этилированное топливо разрушает металлы-катализаторы, хотя в США его редко можно найти. Охлаждающая жидкость двигателя может просочиться в систему сгорания из-за неисправной прокладки головки блока цилиндров, что может привести к засорению каталитического нейтрализатора.⁴ Любые утечки жидкости следует устранять быстро; это поможет предотвратить возможное повреждение каталитического нейтрализатора или других частей вашего автомобиля. Хотя очиститель каталитического нейтрализатора — это вариант для устранения мелких засоров, есть вероятность, что он не повлияет на более серьезные проблемы. ²

Лучший способ избежать ремонта или замены каталитического нейтрализатора — это следовать рекомендованному графику технического обслуживания вашего автомобиля и поддерживать системы выхлопа, выхлопа и сгорания в хорошем состоянии.Ухоженный автомобиль поможет продлить срок службы каталитического нейтрализатора на десять и более лет. ⁴ Но в редких случаях требуется ремонт или замена катализатора.

Прочтите здесь о других основных советах по обслуживанию автомобиля.

Ремонт каталитического нейтрализатора иногда является вариантом, хотя он может быть почти таким же дорогим, как и замена. Средняя стоимость ремонта каталитического нейтрализатора может составлять от 1000 до 2500 долларов. Это связано с тем, что для каталитического нейтрализатора требуются драгоценные металлы, такие как платина, родий и палладий.Эти материалы дороги для механиков, что приводит к более высокой стоимости ремонта. ³ Помимо замены этих металлов, глубокая очистка — один из немногих вариантов ремонта. ⁶ Если каталитический нейтрализатор имеет чрезмерный износ, замена может быть единственным вариантом.

Аналогичным образом, замена каталитического нейтрализатора стоит довольно дорого. Стоимость замены каталитического нейтрализатора составляет около 2000 долларов — и это только за саму деталь. ⁷ Кроме того, стоимость установки и рабочей силы еще больше повысит цену.

Какими бы дорогими ни были, когда требуется замена или ремонт каталитического нейтрализатора, это необходимо для вашего автомобиля. Удаление каталитического нейтрализатора не является безопасным или законным вариантом, поскольку в 1975 году Агентство по охране окружающей среды определило его как обязательный компонент. ³ Автомобиль не будет нормально работать без каталитического нейтрализатора, и небольшие проблемы могут в конечном итоге привести к отказу двигателя. ⁴ Не говоря уже о вредных выбросах в атмосферу.

Сохраните молодость вашего стареющего автомобиля с помощью нашего контрольного списка по уходу за автомобилем.

Каталитический нейтрализатор, несомненно, является одной из самых важных частей автомобиля, и по нескольким причинам. Каталитический нейтрализатор помогает уменьшить количество переносимых по воздуху загрязнителей, которые могут нанести вред людям и окружающей среде, превращая 90% вредных выбросов в менее вредные газы. ⁵ Хорошо обслуживаемый каталитический нейтрализатор повышает эффективность вашего автомобиля, напрямую влияя на его общее состояние и производительность.

Ваш механик может помочь вам решить, нужно ли и когда вам следует подумать о замене каталитического нейтрализатора.Ремонт вашего автомобиля может быть дорогостоящим, но он не должен замедлять вас. Кредитная карта Synchrony Car Care ™ поможет вам оплатить все крупные автомобильные расходы — запланированные и внеплановые — для вашего автомобиля, грузовика или жилого дома. Узнайте больше здесь. *

* При условии утверждения кредита. Действует везде, где Synchrony Car Care ™ принимается в США, включая Пуэрто-Рико.

Comments |0|

Cancel

Legend *) Required fields are marked
**) You may use these HTML tags and attributes:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Category: Авто