Катализатор что это такое в автомобиле: что это, штраф за езду без него, прохождение техосмотра :: Autonews

Содержание

Катализатор в автомобиле: проблемы, замена, демонтаж

Для чего нужен катализатор, и можно ли его вырезать?

В Европе обязанность оснащать все автомобили каталитическим конвертером (нейтрализатором выхлопных газов) появилась еще в середине 1990-х годов. Но, например, в США начали использовать катализаторы намного раньше, своевременно поняв, что с вредными веществами в выхлопных газах автотранспорта нужно что-то делать. В нашей же стране до конца 1990-х у автопроизводителей не было обязанности устанавливать катализаторы выхлопных газов. И только с появлением единых таможенных регламентов все начало меняться. В итоге сегодня на российском рынке практически все новые автомобили оснащены каталитическими нейтрализаторами. 

 

Смотрите такжеВнутри автомобиля пахнет тухлыми яйцами: что случилось?

 

Правильное название этого компонента – каталитический нейтрализатор, потому что его работа основана на реакции веществ, содержащихся в выхлопных газах, с катализатором. Каталитические вещества в нейтрализаторе вредных веществ в выхлопной системе транспортного средства чаще всего являются драгоценными металлами. 

 

Для чего нужен катализатор?

Разумеется, для снижения вредности выхлопных газов, выделяемых двигателем внутреннего сгорания. Выхлопные газы включают в себя такие вредные для окружающей среды вещества, как углеводороды, оксиды азота, а также оксид углерода. Чтобы очистить дымовые газы, нужны соответствующие химические реакции, которые уменьшат количество этих соединений.

 

Лямбда-зонд (датчик кислорода) играет ключевую роль в работе этого устройства, которое обеспечивает правильный состав топливовоздушной смеси в процессе сгорания. В бензиновых двигателях используются трехфазные катализаторы (Трехмаршрутные катализаторы – TWC ), которые, помимо прочего, окисляют углеводороды до воды и углекислого газа и уменьшают количество оксидов азота в выхлопе. 

 

В свою очередь, в дизельных автомобилях также используются реакторы окисления. 

Они окисляют частицы окиси углерода и углеводороды. Благодаря работе на бедной смеси катализаторы, применяемые в дизельных двигателях, к сожалению, не могут одновременно снизить выбросы других вредных веществ. Поэтому используются другие устройства, такие как сажевые фильтры (DPF). 

 

Проблемы с катализаторами

В прошлом катализаторы выдерживали не очень долгий срок службы. Сейчас в современных автомобилях их срок службы может достигать 250-300 тысяч километров и даже больше. 

 

Что убивает катализатор раньше времени? Прежде всего это частое использование автомобиля на небольших расстояниях, когда двигатель не имеет возможности прогреться до рабочей температуры и работает на богатой смеси. В таких ситуациях остатки несгоревшего топлива достигают каталитического нейтрализатора, которые сгорают только при контакте с внутренней частью катализатора, называемой керамическим монолитом. К сожалению, такой процесс оказывает очень пагубное влияние на долговечность этого элемента.

 

Катализатор также может быть поврежден при въезде в глубокую лужу, когда он очень горячий, или если зацепить его об бордюр или ударить на неровной дороге.

 

Отказ каталитического нейтрализатора также может быть следствием неисправности системы зажигания двигателя. Вот почему так важно регулярно проверять, помимо прочего, состояние свечей зажигания. Дело в том, что отсутствие зажигания на одном из цилиндров двигателя заканчивается попаданием несгоревшего топлива в выхлопную систему машины, включая катализатор.

 

 

В том числе источником многих проблем может стать установка газового оборудования (особенно оборудования, использующего сжатый газ). Например, если газовое оборудование установлено неправильно или неправильно работает, катализатор автомобиля изнашивается быстрее. Так что фактически все, что связано с попаданием несгоревшего топлива в выхлопную систему, повреждает катализатор. 

 

Вырезать катализатор – хорошая или плохая идея?

С технической точки зрения катализатор не является необходимым устройством. Двигатель будет работать правильно и без него, а при вырезке старого нейтрализатора двигатель будет работать еще лучше. 

 

Но одной вырезкой не обойтись. Особенно когда речь идет о современных автомобилях, оснащенных несколькими лямбда-зондами (установленными до и после катализатора) экологическим классом не ниже Евро-3. После вырезки катализатора вам не просто придется вырезать катализатор, но и вмешаться в работу электроники. Например, необходимо установить так называемую электронную «обманку» лямбда-зондов. И чем новее автомобиль (значит, выше евростандарт экологического класса), тем больше сложностей после вырезки катализатора. Но инженеры-электронщики, которые занимаются демонтажем катализаторов, справляются с этим очень эффективно.

 

Главным плюсом вырезания катализатора является небольшой скачок мощности и крутящего момента двигателя. Также автомобиль с вырезанным нейтрализатором получит более приятный, но более громкий звук выхлопа. Но не переживайте, никаких проблем с выхлопной системой после демонтажа этого компонента не будет. Более того, вырезанный катализатор можно будет продать за немалые деньги из-за наличия в нем драгоценных металлов. Вбейте в поиск запрос «куплю катализатор» и вы будете удивлены, сколько контор занимаются скупкой старых катализаторов. Причем за приличные деньги. 

 

Однако в удалении каталитического нейтрализатора выхлопных газов есть не только преимущества. Например, вмешательство в электронику автомобиля в конечном итоге может вызвать некоторые проблемы в процессе сгорания топливной смеси. Также будьте готовы, что спустя время ваш автомобиль без катализатора может начать потреблять больше топлива. Правда, этот эффект появляется не на всех автомобилях. Но главное – без катализатора ваш автомобиль будет выбрасывать в окружающую среду больше вредных веществ. А вот как раз из-за этого у автовладельца могут быть проблемы с законодательством. 

Автомобиль, оснащенный катализатором на заводе, как правило, проходит перед началом продаж на рынке сертификацию, в рамках которой проверяются многие параметры безопасности и соответствие принятым в стране ГОСТам. В том числе производятся замеры вредных веществ в выхлопной системе, для того чтобы уровень СО2 соответствовал установленному в России экологическому классу. 

 

Вырезав катализатор, вы рискуете, что уровень вредных веществ в выхлопе не будет соответствовать установленным нормам. В этом случае автомобиль не сможет пройти легально техосмотр. Правда, в нашей стране, где техосмотр можно просто купить, это, наверное, не проблема. Да, в скором времени в нашей стране ужесточится порядок прохождения техосмотра. Но мы не думаем, что в ближайшие годы что-то изменится в лучшую сторону. Скорее всего, техосмотр по-прежнему можно будет купить в любом пункте техосмотра. Если же вы сторонник соблюдения законодательства и всегда проходите техосмотр, как требует закон, то, вырезав катализатор, рискуете не получить диагностическую карту в связи с превышением в выхлопе уровня вредных веществ. 

 

Есть ли другой способ заменить старый катализатор на новый и получить преимущества?

Конечно. Например, можно купить не оригинальный заводской катализатор, а универсальный или спортивный нейтрализатор выхлопных газов, которые для многих моделей автомобилей стоят гораздо меньше некоторых оригинальных катализаторов. 

 

Некоторые могут быть удивлены сочетанием слов  «катализатор» и «спорт», потому что хорошо известно, что катализатор со спортом имеет мало общего. Но это мнение дилетантов и любителей уличных гонок. В реальном автоспорте все спорткары также должны соответствовать действующему законодательству, а поэтому должны быть оснащены катализатором. Даже автомобили WRC, которые обычно не имеют ничего общего с обычными дорожными транспортными средствами, имеют катализаторы. 

 

Мнение эксперта:

 

Артем Беркутов, эксперт компании по ремонту выхлопных систем AutoExx:

– Одна из более дешевых альтернатив оригинальному катализатору – это покупка универсального каталитического нейтрализатора. Правда, есть риски. Неоригинальный катализатор должен идеально подходить к выхлопной системе вашего автомобиля. К сожалению, установить неоригинальный катализатор не всегда возможно. Причем даже если размеры катализатора могут быть одинаковыми, он может не подойти, например, из-за неточных размеров (диаметров) труб выхлопной системы. Также не стоит забывать, что установка неоригинального катализатора может лишить автовладельца заводской гарантии. 

 

Также нужно помнить, что датчики контроля расхода газа (датчики кислорода), которые идеально работали с оригинальным катализатором, могут начать неправильно функционировать в неоригинальном нейтрализаторе. Например, это может быть из-за различия в емкости аналогового катализатора. Также дополнительные проблемы могут появиться в двигателях с турбонаддувом.

Ну и, наконец, каталитический нейтрализатор должен соответствовать евростандартам выбросов (экологический класс), установленным для вашего автомобиля, а также иметь работающие лямбда-зонды, установленные  в тех же местах, которые предусмотрены автопроизводителем. Если мы примем во внимание все условия, которые должны быть выполнены при установке неоригинального катализатора, чтобы процесс очистки выхлопных газов проходил правильно, возникает вопрос: не лучше ли заплатить больше, чтобы купить оригинальный катализатор, вместо приобретения аналогового компонента, с которым может быть куча проблем?

 

 

Однако, если расходы на покупку нового катализатора для вас неприемлемы, у вас два варианта: вырезать катализатор, установив вместо него простую трубу, заглушку и т. п., с оснащением выхлопной системы обманкой лямбда-зондов, или приобрести неоригинальный нейтрализатор. В этом случае без квалифицированной помощи вам не обойтись. Обратитесь к специалисту, который посоветует вам и расскажет, есть ли смысл вырезать или покупать неоригинальный катализатор для вашего автомобиля.

плюсы и минусы удаления автомобильного катализатора

Каталитический нейтрализатор выхлопных газов водители и работники автомастерских обычно называют просто катализатором автомобиля. Это устройство устанавливается перед выхлопной трубой. Оно нужно, чтобы минимизировать вред окружающей среде, который наносят выхлопные газы.

В специальной камере, где содержится платина, палладий, радий и другие активные компоненты, происходит химическое «сжигание» вредных выхлопов. Благодаря химической реакции агрессивная окись углерода и азота превращаются в более безопасные компоненты: углекислый газ, воду, свободный азот.

Устройство катализатора автомобиля простое. Он представляет собой трубку, состоящую из мелких керамических или металлических «сот». Стенки ячеек покрыты активной смесью, которая и взаимодействует с выхлопами. Проходя через трубку, воздух очищается, и из выхлопной трубы в атмосферу поступает гораздо меньше токсичных веществ.

Почему каталитический нейтрализатор выходит из строя

Катализатор нужно менять довольно часто – каждые 100-150 тысяч км пробега. Именно за это время он успевает полностью исчерпать свой ресурс. Дело в том, что в нем идет химическая реакция, которая связывает определенные соединения из выхлопных газов. Как только активные реагенты заканчиваются, устройство становится бесполезным.

Но кроме этого, есть несколько причин, по которым каталитический нейтрализатор нужно будет заменить, не дожидаясь указанного пробега. Ускоренный износ устройства возможен при таких условиях:

  • Регулярная езда по очень плохим дорогам. Постоянная тряска по камням, ухабам и неровным грунтовкам может приводить к тому, что керамические ячейки просто разбиваются и перестают выполнять свою функцию.
  • Неполадки в двигателе. Если в самом моторе или системе зажигания есть проблемы, недогоревшее топливо и масло могут попадать в катализатор, забивая мелкие ячейки.
  • Привычка постоянно резко вдавливать педаль газа в пол. В такой ситуации топливная смесь не успевает полностью сгорать, ее остатки также постепенно закупоривают «соты» нейтрализатора.
  • Некачественное топливо или различные зимние добавки. В них содержатся примеси свинца и других тяжелых металлов, что сокращает срок жизни очистителя выхлопных газов.
  • Постоянные пробки. Пока авто стоит в заторе, его двигатель все равно работает, соответственно, идет и выхлоп отработанного газа. Ресурс катализатора расходуется быстрее рекомендованного пробега.

Как понять, что каталитический нейтрализатор неисправен

Чаще всего катализаторы стоят на авто, которые уже оснащены электронной системой распознавания неполадок. Поэтому при проблемах с устройством на панели загорится лампочка «Проверьте двигатель». К тому же производители встраивают специальные кислородные датчики. Если выхлопные газы перестают очищаться, некоторые машины автоматически перестают запускаться.

Кроме этого, есть еще несколько признаков, по которым можно понять, что нейтрализатор выхлопных газов пора менять. В первую очередь, снизится мощность мотора, машина начнет хуже разгоняться. Также может появиться грохот во время старта авто. Все это происходит из-за того, что выхлопные газы не могут нормально выйти через забитую сетку и возвращаются назад в камеру сгорания – двигатель «задыхается».

Когда удаляют катализатор и как ездить без него

Удалить и заменить неисправную деталь обязательно нужно после того, как нейтрализатор выхлопных газов исчерпал свой ресурс. Это делается либо после определенного пробега, либо если уже наблюдаются явные признаки его неисправности. Если этого не сделать, авто начнет сильнее расходовать топливо, хуже стартовать и разгоняться, а некоторые модели и вовсе перестанут заводиться.

Самый простой выход – просто купить новый катализатор и установить его вместо отработавшего. Но такая деталь стоит дорого из-за содержащихся в ней драгоценных металлов. Поэтому многие владельцы машин просто ставят обманки и используют пламегасители.

Перепрограммирование датчиков

Это наиболее простой способ обойтись без нейтрализатора выхлопных газов. Производители автомобилей устанавливают два кислородных датчика, называемых лямбда-зондами, которые контролируют уровень загрязнения выходящего воздуха. Чтобы можно было ездить без катализатора, эти датчики отключают, а бортовой компьютер перепрошивают с учетом внесенных в конструкцию изменений.

Использование пламегасителя

Это более доступное устройство, чем каталитический нейтрализатор. Пламегаситель работает как глушитель, а также разделяет потоки выхлопных газов. У него нет такой мелкой ячеистой решетки, как в катализаторе, поэтому пламегаситель не настолько чувствителен к качеству горючей смеси и различных добавок. Кроме этого, он куда свободнее пропускает воздух, благодаря чему мощность двигателя увеличивается на 5-10%, а также снижается расход топлива.

«Обманки» для зондов

После установки пламегасителя или полного удаления катализатора понадобятся дополнительные «обманки» для лямбда-зондов, чтобы избежать перепрошивки бортовой системы автомобиля. Что представляют собой эти «обманки»? Это дополнительные проставки, которые отодвигают второй лямбда-зонд дальше от выхлопов. В результате фиксируется меньший уровень загрязнений, и бортовой компьютер не выдает сообщений о неполадках. «Обманки» бывают пустыми или же с мини-фильтром внутри для получения нужных данных по загрязнениям.

Плюсы и минусы удаления катализатора

Для владельцев машин преимуществ в удалении каталитического нейтрализатора выхлопных газов несколько:

  • не нужно покупать и регулярно менять недолговечную дорогую деталь;
  • возрастает мощность двигателя;
  • снижается расход горючего;
  • уменьшается чувствительность к качеству топлива;
  • мотор не «задыхается» из-за ухудшения отвода выхлопных газов.

Но несмотря на все достоинства удаления катализатора, у этой процедуры есть и ряд недостатков. В первую очередь, ухудшается состав выхлопа, и как результат – более разрушительное действие автомобиля на окружающую среду. А если по какой-то причине выхлопные газы попадают в салон, там может ощущаться неприятный запах. Если не открывать окна на проветривание, начинает болеть голова – водитель и пассажиры получают слабое отправление СО и окисью азота.

Если катализатор удален некорректно или же неправильно установлен пламегаситель, на приборной панели могут постоянно гореть сообщения о неисправности двигателя. Кроме того, возникают сложности с техосмотром, а также может появиться неприятный дребезжащий звук во время езды.

Где удалить катализатор

Можно убрать устройство для очистки воздуха самостоятельно – для этого нужно снять выхлопной коллектор, разобрать нужный узел или вырезать его болгаркой. Однако для этого нужно знать, где именно располагается катализатор. Если пришлось вырезать его болгаркой, дополнительно понадобится сварка. При самостоятельном вмешательстве велик риск того, что появится запах в салоне или неприятный звук при езде.

Лучше всего доверить эту работу профессионалам из автомастерской. Специалисты гарантированно сделают все быстро и правильно, а также помогут выбрать оптимальную альтернативу каталитическому нейтрализатору: перепрошивка, «обманки» или пламегаситель.

Катализатор автомобильный — что это такое в машине: где стоит, на что влияет

15.01.2019

Многие узнают о катализаторе, когда он выходит из строя. Ниже мы расскажем, что это за деталь, зачем она нужна и что делать, если она неисправна.

Что представляет собой автомобильный катализатор

Что такое катализатор? Его полное название — каталитический нейтрализатор. Это элемент выхлопной системы, отвечающий за концентрацию вредных веществ в выхлопных газах. Он помогает снизить содержание токсичных компонентов: окиси углерода (CO), углеводородов (CH) и оксидов азота (NO и NO2).

Конструктивные особенности

Катализатор расположен в выхлопной трубе, в промежутке между двигателем и глушителем. Внизу он закрыт защитным экраном, который частично поглощает тепло (в работе эта деталь сильно нагревается).

Катализаторы — это деталь, которая запускается в процессе движения авто, при работе двигателя вхолостую он не работает. Внутри корпуса находится специальная конструкция из металлических или керамических «сот», покрытых тонким слоем благородных металлов – например, платиноиридиевый сплав. Благодаря такой конструктивной особенности увеличивается плотность этого покрытия (каталитического слоя) с вредными газами перед их выходом наружу.

Как благородные металлы помогают бороться с токсичными веществами? Они вступают в химическую реакцию окисления с CO и CH. В результате из глушителя выходят достаточно безобидные для окружающей среды соединения CO2 и N2.

В тандеме с каталитическим нейтрализатором «трудятся» кислородные датчики. Это они определяют точную концентрацию веществ в горючей смеси. После этого элемента выхлопной системы расположен еще один датчик, который уже оценивает концентрацию газов поступающих в окружающую среду.

Такой подход к очистке выхлопных газов эффективный, но не совершенный. Так как наше устройство работает только при высокой температуре, то в процессе нагрева от него мало пользы.

Почему катализатор выходит из строя?

У него есть три основных состояния:

  • рабочее: когда авто работает нормально, на информационной панели отсутствуют сигналы об ошибках или неисправностях. Такое решение способно проработать намного меньше, чем оригинальная деталь — в среднем 70 тысяч километров, — но и стоит он меньше;
  • полурабочее: авто работает с перебоями – пропадает тяга, долго и с трудом заводится двигатель, пропадают обороты, машина начинает потреблять больше топлива без видимых причин;
  • нерабочее: автомобиль долго заводится и почти сразу глохнет, а иногда не заводится вовсе.

Когда многие узнают, как он работает катализатор – становится понятно, что у него достаточно большой рабочий ресурс. Автомобиль может проехать от ста до ста пятидесяти тысяч километров прежде чем его придется заменить. В среднем срок эксплуатации составляет пять-семь лет. За это время сотовая конструкция приходит в негодность и фильтр больше не может выполнять свое основное предназначение.

Но чаще выход из строя случается намного раньше из-за некачественного топлива. Недобросовестные продавцы бензина используют свинцовые добавки, чтобы получить необходимое октановое число. В результате при сгорании топлива температура поднимается выше привычной отметки и наше устройство перегревается сильнее положенного. То есть он просто быстрее выгорает, а «соты» забиваются.

Как поступить, если катализатор сломался?

Выход один — замена. Очень редко продавцу этой детали удается доказать, что она изначально была некачественная. Скорее всего, он укажет на то, что вы использовали бензин низкого качества, а последствия этого официальная гарантия не распространяется.


На замену в сервисном центре вам могут предложить:

  • универсальный катализатор, выполненный в виде «бочки»;
  • пламегаситель (он же предварительный резонатор), который не фильтрует, но выравнивает выхлопной поток газов и частично снижает громкость звуков.

Большинство автовладельцев, которые знают зачем используется катализатор в машине, при выходе этой детали из строя просто избавляются от него. Одни просто пробивают отверстие в корпусе, а другие полностью удаляют. На самом деле, экономить на установке новой детали не стоит: этим вы наносите огромный вред окружающей среде. Если хотите выиграть в цене, лучше обратите внимание на универсальный прибор, особенно в таких случаях:

  • автомобилю менее 5 лет;
  • вы самостоятельно проходите ТО;
  • вы бережно относитесь к окружающей среде;
  • вы планируете выехать на своем авто за границу.

В остальных случаях можно обойтись пламегасителем, но вы должны четко осознавать, какими будут последствия его установки.

Установка и замена

Если в работе транспортного средства возникли проблемы, вы хотите заменить вышедший из строя катализатор, обращайтесь к специалистам сервисного центра «Мастер Глушителей». Запишитесь на ремонт или диагностику в Санкт-Петербурге по телефону, указанному на сайте, и мы обслужим вас с 10:00 до 23:00. Ответственно подходим ко всем видам работ, решаем все вопросы быстро и по доступной цене, имеем большую базу запасных частей для автомобилей разных марок.

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!

 

Зачем нужен старый катализатор в авто и можно ли его удалить? | Обслуживание | Авто

Автомобили возрастом свыше 15 лет, которые проездили в России более 150 тысяч пробега, всегда имеют проблемы с системой выхлопа. Владельцы, наслушавшись разговоров об опасности старого катализатора в выхлопной системе, спешат его демонтировать. Причем вместе с катализатором они меняют и систему контроллеров с датчиком кислорода или перепрошивают двигатель под более низкие экологические стандарты. Допустима ли такая самодеятельность и как отсутствие катализатора может повлиять на функционирование мотора?

Принцип действия очистителя выхлопа

Самым токсичным газом в выхлопе автомобиля считается угарный газ, а также оксиды азота, являющиеся продуктом неполного сгорания углеводородного топлива. В 1970 году к иностранным производителям было предъявлено требование оснастить все машины нейтрализатором отработанных газов, который дожигал их в специальной термической камере. С 1975 года установка катализаторов стала обязательным требованием к производителям автомобилей за рубежом.

Действует каталитический нейтрализатор таким образом: в керамических ячейках газ раскаляется до 750-900 градусов и разлагается на углекислый газ, а также на азот и кислород.

Катализатор, несмотря на свою надежность, имеет сроки службы и выходит из строя через 10-15 лет эксплуатации. Его ресурс также снижается из-за физических повреждений или по причине оплавления и спекания ячеек, в результате использования некачественного топлива или банально из-за неисправностей системы зажигания. В результате нарушается проходимость газов, снижается отдача мотора, наблюдается потеря динамики. В общем, требуется замена нейтрализатора.

Удаление нейтрализатора и перепрошивка ЭБУ

Отечественные мастера для 10-летних или 15-летних машин рекомендуют другой порядок «ремонта». Они удаляют банку целиком и вваривают вместо нее трубы выхлопной системы.

Этот шаг влечет за собой массу побочных эффектов. При отсутствии каталитического нейтрализатора программы управления двигателем начинают сбоить. Они опрашивают датчики, в том числе лямбда-зонд, измеряющий количество кислорода в выхлопе. Ориентируясь на полученные данные, электронный блок управления «решает», сколько впрыскивать топлива в цилиндры через форсунки. Однако если прибор утрачен, то нужная информация отсутствует, и система переходит в аварийный режим, снижает тягу и готовит усредненную смесь. Характеристики мотора резко падают.

Мастера советуют в этом случае перепрошить электронный блок управления и перевести его на Евро 2. В этом случае работа впрыска тоже будет подведена к какому-то усредненному значению, искажающему изначальные характеристики мотора. График его работы видоизменяется, мощность падает, снижается планка крутящего момента.

В общем, после удаления каталитического нейтрализатора мотор уже не станет выдавать прежних характеристик. Кроме того, усредненная смесь будет сгорать в цилиндрах не полностью, начнется выпадение смол, закоксовывание мотора, и проявятся прочие вредные явления, постепенно разрушающие силовой агрегат.

Токсичный выхлоп

Есть и другой способ — установить в систему выхлопа обманку. Датчик кислорода устанавливается в специальную проставку так, чтобы в него попадало как можно большей кислорода из атмосферы. В результате менять ПО не требуется, поскольку система продолжает работать в штатном режиме. Но есть у метода и свои недостатки. ЭБУ, пользуясь неверными данными, не сможет правильно корректировать приготовление горючей смеси и перестанет регулировать угол опережения зажигания, в результате чего вредное воздействие на двигатель продолжится.

Кроме того, машина без катализатора выбрасывает в атмосферу больше вредных веществ, ее выхлоп неприятно пахнет, газы проникают в салон, раздражают при холодном запуске и отравляют воздух при длительном прогревании машины зимой.

В общем, лучше не экономить на выхлопной системе и произвести полноценный ремонт, установив вместо старого запекшегося каталитического нейтрализатора новый. Тогда автомобиль продолжит радовать отменной динамикой, и водителю не придется вдыхать его ядовитые газы.

Катализатор в автомобиле: что это? из чего состоит? в чем заключается работа?

Автопроизводители создают всё более усовершенствованные автомобили, чтобы соответствовать законам, следящим за экологической ситуацией окружающей среды. Основной прорыв был сделан в 1975 году при создании элементарного устройства — катализатора. Его задача обезвредить вещества до выхода в воздух.

 

Какие выбросы производит автомобиль?

Бортовой компьютер контролирует объём сгораемого топлива, с целью сохранения пропорций воздух:топливо предельно близкими к стехиометрической точке. В теории, это соотношение дает возможность топливу сгореть полностью без избытка окислителя. В двигателях внутреннего сгорания она равна 14,7:1 — на долю горючего требуется 14,7 долей кислорода. Но на практике, топливная смесь далеко не идеальна.

Что такое катализатор в автомобиле?

Катализатор (каталитический нейтрализатор) – часть выхлопной системы, уменьшающий вредные вещества (окись углерода, углеводороды, оксиды азота) в выхлопах.
Автомобильным катализатором называют всю приемную трубу — деталь, сложную и затратную в изготовлении. Состоит из выпускного коллектора, сложных фланцевых соединений, гофры и конечно бочка каталитического преобразователя.

Из чего состоит автомобильный катализатор?

В корпусе располагается керамическая или металлическая конструкция с удлиненными сотами. На сотовую конструкцию наносится тонкий слой сплавов (катализаторов). Она увеличивает площадь контакта проходящих газов с поверхностью каталитического слоя и снижает потребность в веществах, так как используемые элементы дорогие. После бочка катализатора располагается датчик (лямбда-зонд), показывающий загрязненность газов после очистки.

%rtb-4%

В чем заключается работа катализатора?

Термин «катализатор» пришёл из химии. Означает вещество, ускоряющее реакцию, не являющееся продуктом реакции. Бывает двух типов: катализатор восстановления, катализатор окисления.
В современных автомобилях используется трёхкомпонентный каталитический преобразователь, уменьшающий количество выбросов 3‐х самых вредных веществ, озвученных ранее.
Первая стадия очистки — катализатор восстановления, снижает количество оксидов азота.
Вторая стадия — катализатор окисления, снижает уровень несгоревших вредных веществ.
Третью стадию выполняет компьютер, контролирующий поток выхлопов и использующая данные для эффективного управления впрыском топлива. Кислородный датчик, установленный ближе к двигателю, передает бортовому компьютеру объем кислорода в выхлопе. Который регулирует пропорцию воздуха к топливу, попадающего в двигатель. Такая модель позволяет удостовериться, что работа двигателя максимально эффективна, и в выхлопной системе остаётся достаточно кислорода для окисления не сгоревших веществ.
Каталитический нейтрализатор работает эффективно, но не достиг идеала. Самый большой недостатком: работа только при высокой температуре. В момент прогрева каталитический преобразователь практически бесполезен. Можно переместить бочку катализатора выше к двигателю, но газы будут более горячими, что приведет к перегреву, а это уменьшит срок работы нейтрализатора. Большинство производителей размещают каталитический преобразователь в районе правого переднего колеса — на достаточном расстоянии от двигателя, с возможностью поддержания необходимой безвредной температуры.


Для сокращения выбросов можно использовать предварительный нагрев каталитического нейтрализатора. Самое элементарное — использовать электрические нагреватели сопротивлений. Но большинство автомобилей (12-вольтные) не нагревают катализатор до необходимой температуры за короткое время. Гибридные автомобили (высоковольтные) справляются с этой задачей очень быстро. Дизельный двигатель работает при низкой температуре, вследствие чего катализатор не продуктивен. В связи с этим, ведущие проектировщики эко-автомобилей изобрели систему, использующую мочевину (карбамид). Мочевина реагируя с оксидом азота, выделяет азот и водяной пар, обезвреживая более 90% оксидов из выхлопа.

%rtb-4%

Причины выхода из строя автомобильного катализатора?

Ресурс данной экологической детали велик (100–150 тыс.км). Этого хватит не более чем на 5–7 лет. За это время сотовая конструкция выгорает, и теряет свойство фильтрации выхлопов.
Не маловажная причина – низкокачественное топливо. Некачественный бензин искусственно догоняют до нужного значения октанового числа, добавляя свинцовые добавки. При горении выделяются большие температуры, чем обычном бензине. Катализатор перегревается и оплавляется изнутри, забивая фильтрующие «соты».

Что делать при выходе из строя катализатора?

Менять. Дилеры отказывают в гарантии на эту деталь, объясняя поломку следствием использования некачественного бензина. Оригинальный катализатор стоит очень дорого. В нем содержатся дорогие драгоценные металлы, влияющие на условия растаможивания. Сервисы по ремонту автомобилей предлагают альтернативные варианты катализатору.

  • Универсальный катализатор. Непосредственно бочка катализатора. Устанавливается вместо сломанного катализатора.

 

  • Пламегаситель (предварительный резонатор). Ставится вместо катализатора. Выравнивает поток выхлопов (не фильтруя!), устраняя громкие звуки, возникающие в отсутствии катализатора.

Плюсы и минусы аналогов катализатора.

Универсальный катализатор имеет один недостаток: отсутствие гарантии, потому что эксплуатация зависит от внешних факторов. Долговечность у него 60-80 тыс.км, но не редко ломаются раньше, из-за сбоя в системе зажигания или в работе двигателя.
Пламегаситель не фильтрует выхлопные газы, загрязняя атмосферу. Осложняет прохождение техосмотра.

Для чего нужен лямбда-зонд в автомобиле

Признаки забитого или разрушенного катализатора машины. Методы диагностирования неисправностей катализатора

Полезная информация | Лексус — Тверь

Полезная информация | Лексус — Тверь

Закрыть

Назад

ЗАКРЫТЬ

  • С пробегом

  • Финансовые услуги

  • КОРПОРАТИВНЫМ КЛИЕНТАМ

Next steps

Каталитические нейтрализаторы: их назначение и значение

Хотя изобретение автомобиля, несомненно, сделало мир более удобным, оно также сделало его более загрязненным.

Во время движения автомобили выбрасывают загрязняющие вещества , которые могут очернить здания и ухудшить качество воздуха. Какими бы удобными ни были автомобили, это загрязнение наносит вред окружающей среде и снижает качество жизни людей, живущих в крупных городских районах с большим количеством автомобилей на улицах.

К счастью, технологии нашли решение: каталитический нейтрализатор.

 

Вот все, что вам нужно знать об этих удобных инструментах и ​​о том, как они выполняют свою работу:

Двигатели и загрязнение 101

Чтобы понять, почему наличие каталитического нейтрализатора в двигателе так важно, необходимо сначала понять, почему и как двигатели загрязняют окружающую среду.

Вот разбивка:

Автомобильные двигатели работают на дизельном или бензиновом топливе, оба из которых производятся из нефти.Нефть, в свою очередь, состоит из углеводородов. Когда углеводородное топливо сгорает с кислородом воздуха, выделяется много энергии. Поскольку бензин содержит около 150 различных химических веществ (включая присадки), он производит больше, чем просто энергию: он производит загрязнение.

Загрязнение, создаваемое сжиганием бензина, приводит к образованию угарного газа, летучих органических соединений и оксидов азота, которые вместе образуют смог и дымку. Это, в свою очередь, наносит вред окружающей среде и ухудшает качество жизни людей, проживающих в густонаселенных районах.

Что такое каталитический нейтрализатор?

Хотя загрязняющие газы состоят из вредных молекул, эти молекулы состоят из атомов. Из-за этого лучший способ разрушить газы — разделить частицы после того, как они покинут двигатель, но до того, как они попадут в воздух.

Это то, что делает каталитический нейтрализатор .

Хотя это может показаться сложным процессом, он довольно прост. Катализаторы — это химические вещества, ускоряющие химические реакции без изменения их общего процесса.Между тем каталитический нейтрализатор представляет собой металлическое приспособление, привинченное к днищу автомобиля. Он состоит из входной и выходной трубы. Входная труба вытягивает горячие газы из двигателя, а выходная труба выталкивает пары наружу. Когда газы двигателя проходят через катализатор, происходит серия химических реакций, направленных на изменение газов и превращение их в газы, не наносящие вреда окружающей среде.

Хотя каталитические нейтрализаторы не устраняют загрязнение воздуха, они могут играть важную роль в снижении непосредственного локального загрязнения воздуха, включая загрязнение с дорог.Каталитические нейтрализаторы также лучше всего работают, когда они теплые, что занимает около 10-15 минут вождения или работы на холостом ходу . Это означает, что ваш автомобиль все еще может производить выбросы в течение первых нескольких минут поездки.

Чемодан для каталитических нейтрализаторов

Хотя каталитические нейтрализаторы не на 100% эффективны в сокращении выбросов, они являются важным шагом на пути к снижению загрязнения от автомобилей. К сожалению, они работают хорошо только тогда, когда они работают хорошо. Если вам требуется обслуживание глушителей или выхлопных систем, свяжитесь с нашей командой .Мы предлагаем широкий спектр услуг по ремонту автомобилей, чтобы вы могли путешествовать в целости и сохранности.

Как работают каталитические нейтрализаторы?

Как работают каталитические нейтрализаторы? — Объясните этот материал Реклама

Почерневшие здания и удушье улицы — если это ваш опыт когда вы открываете входную дверь утром, вы, вероятно, живете в большом таких городов, как Лос-Анджелес, Лондон, Париж или Пекин.Автомобили, автобусы и грузовики стали отличным подарком миру, потому что они помогают нам передвигаться себя (и вещи, которые нам нужны) быстро и эффективно. Но их загрязнение двигателя портит места, где мы живем и вредит нашему здоровью. К счастью, сейчас большинство автомобилей оснащены устройства для снижения загрязнения, называемые каталитическими преобразователи (иногда называемые «кошками» или «кошками-минусами»), которые превращают вредные химические вещества в выхлопных газах автомобилей превращаются в безвредные газы, такие как пар. Давайте подробнее рассмотрим эти блестящие гаджеты и то, как они работай!

Иллюстрация: основная концепция каталитического нейтрализатора: он находится между двигателем автомобиля и выхлопной трубой, всасывает грязный воздух и удаляет из него значительное количество загрязнений с помощью химических катализаторов.

Почему двигатели загрязняют окружающую среду

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

Теоретически, если вы сжигаете любое углеводородное топливо с кислородом воздуха, вы выделяете много энергии и не производят ничего, кроме углекислого газа и воды, которые чисты и относительно безвредны.Однако на практике бензин представляет собой смесь около 150 различных химикатов, не только углеводородов, но и добавок, и горит не так чисто, как хотелось бы. Это означает, что вы обычно получаете загрязнение воздуха как побочный продукт. Загрязняющие газы, выделяемые двигателями автомобилей, включают ядовитый газ, называемый окисью углерода, а также ЛОС (летучие органические соединения) и оксиды азота, вызывающие смог (вид удушающего, облачного загрязнения транспортных средств, которое мы все знаем и ненавидим).

Фото: Колонны Парфенона в Афинах, Греция, почернели из-за загрязнения автомобилями.Афины — один из самых загрязненных дорожным движением городов мира. Фото Майкла М. Редди предоставлено Геологическая служба США.

Рекламные ссылки

Что такое каталитический нейтрализатор?

Загрязняющие газы состоят из вредных молекул, но эти молекулы состоят из относительно безвредных атомов. Итак, если бы мы могли найти способ расщепление молекул после того, как они покидают двигатель автомобиля и до их выбрасывают в воздух, мы могли бы решить проблему загрязнение — или часть его, во всяком случае.Это работа, которую выполняет каталитический нейтрализатор.

Эти гаджеты намного проще, чем кажутся. Катализатор это просто химическое вещество, которое ускоряет химическую реакцию без самого себя меняется в процессе. Это немного похоже на тренера по легкой атлетике, который стоит рядом с дорожкой и кричит бегунам, чтобы они шли быстрее. То тренер никуда не бежит; он просто стоит там, машет руками, и заставляет бегунов ускоряться. В каталитическом нейтрализаторе работа катализатора заключается в ускорении удаления загрязнения.Катализатор изготовлен из платины или аналогичного платиноподобного металла. таких как палладий или родий.

Катализатор представляет собой большую металлическую коробку, привинченную к днищу автомобиля, из которой выходят две трубы. Один из них («вход» преобразователя) подключен к двигателю и подает горячие загрязненные газы из цилиндров двигателя (где горит топливо и вырабатывается мощность). Вторая труба («выход» преобразователя) соединена с выхлопной трубой (выхлопной). Когда газы от выхлопных газов двигателя обдувают катализатор, на его поверхности происходят химические реакции, в результате которых загрязняющие газы распадаются на части и превращаются в другие газы, достаточно безопасные для безвредного выброса в воздух.

Фото: Экспериментальный новый каталитический нейтрализатор предназначен для уменьшения загрязняющего воздействия несгоревшего топлива, оксидов азота и твердых частиц. Изображение предоставлено Окриджской национальной лабораторией. опубликовано на Flickr по лицензии Creative Commons (CC BY 2.0).

Очень важно отметить, что каталитические нейтрализаторы требуют от вас использовать неэтилированный бензин, так как свинец в обычном топливе «отравляет» катализатор и препятствует тому, чтобы он поглощал загрязняющие вещества с выхлопными газами. газы.

Что происходит внутри преобразователя?

Фото: Инженеры постоянно пытаются повысить производительность каталитических нейтрализаторов, например, путем разработки катализаторов, которые работают более эффективно при более низкие температуры. Это пример катализатора низкотемпературного окисления, изготовленного из оксида олова и платины. Фотография CPL Bryant V предоставлена ​​Исследовательским центром НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

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

Как правило, в одном каталитический нейтрализатор:

  • Один из них борется с загрязнением 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 в противоположном химическом процессе, называемом окислением (добавление кислород) и превращает монооксид углерода в диоксид углерода.Другая реакция окисления превращает несгоревшие углеводороды в выхлопных газах в углекислый газ и воду.

По сути, одновременно происходят три разные химические реакции. Вот почему мы говорим о трехкомпонентных каталитических нейтрализаторах. (Некоторые, менее эффективные преобразователи выполняют только две вторые реакции (окисления), поэтому они называются двухкомпонентными каталитическими нейтрализаторами.) После того, как катализатор сделал свое дело, из выхлопной трубы выходит в основном азот, кислород, углекислый газ и вода (в виде пар).

Насколько эффективны каталитические нейтрализаторы?

Cats существенно сокращают выбросы, а трехходовые преобразователи дают значительные дополнительные преимущества по сравнению с двухходовыми преобразователями:

Диаграмма: Эффективность каталитических нейтрализаторов. Цифры показывают загрязняющие вещества в граммах на километр на 80 000 километров. Диаграмма, составленная «Объясните, что Stuff.com» с использованием данных для легковых автомобилей, работающих на бензине, из Агентства по охране окружающей среды США (1990 г.), приведенных в таблице 3.2 (стр. 75) «Загрязнение воздуха от автомобилей: стандарты и технологии для контроля выбросов», Faiz et al, Всемирный банк, 1996 г.

Каталитические нейтрализаторы

в основном предназначены для снижения непосредственного локального загрязнения воздуха — грязного воздуха там, где вы едете, — и эта диаграмма, безусловно, предполагает, что они эффективны. Тем не менее, люди иногда задаются вопросом, действительно ли они такие зеленые, как кажутся. Важно помнить, что они сокращают выбросы , а не устраняют их полностью.

Одна проблема заключается в том, что они действительно работают только при высоких температурах (более 300°C/600°F или около того), когда двигатель успел прогреться.Ранним типам каталитических нейтрализаторов обычно требовалось около 10–15 минут для прогрева, поэтому они были совершенно неэффективны в течение первых нескольких километров / миль пути (или любой части очень короткого путешествия). Современные преобразователи 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. На этой диаграмме показана эффективность типичного устройства при преобразовании монооксида углерода в диапазоне различных температур.Оксиды азота конвертируются с несколько большей эффективностью, а углеводороды — с несколько меньшей эффективностью. При высоких температурах монооксид углерода преобразуется с наименьшей эффективностью из трех.

Другой вопрос, увеличивают ли они выбросы парниковых газов. Мы думаем об углекислом газе как о безопасном газе, потому что он не токсичен в повседневных концентрациях. Тем не менее, это не совсем безвредно, 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 монооксид углерода в диоксид углерода.На самом деле, угарный газ, производимый вашим автомобилем, в конечном итоге сам по себе превращается в углекислый газ в атмосфере, поэтому каталитический нейтрализатор не имеет значения в этом отношении: он просто уменьшает количество угарного газа, который автомобиль выбрасывает на улицу во время движения. улучшение качества местного воздуха.

Но когда дело доходит до изменения климата, автоинженеры и экологи уже давно отмечают еще одну серьезную проблему. Хотя кошки превращают большую часть оксидов азота в азот и кислород, в процессе они также производят небольшое количество закиси азота (N2O) — парникового газа, который более чем в 300 раз сильнее углекислого газа.Проблема в том, что при таком количестве автомобилей на дорогах даже небольшое количество закиси азота создает серьезную проблему. Еще в 2000 г. Межправительственная группа экспертов по изменению климата отметила: «Внедрение каталитических нейтрализаторов в качестве меры по борьбе с загрязнением в большинстве промышленно развитых стран приводит к значительному увеличению Выбросы N2O от автомобилей с бензиновым двигателем». К счастью, новые каталитические нейтрализаторы производят гораздо меньше закиси азота, чем старые. Тем не менее, несмотря на то, что каталитические нейтрализаторы, безусловно, помогли нам справиться с краткосрочным загрязнением воздуха, опасения, что, когда дело доходит до долгосрочного изменения климата, они могут усугубить ситуацию.

Как работает каталитический нейтрализатор

До того, как были разработаны каталитические нейтрализаторы, выхлопные газы автомобильного двигателя выбрасывались 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 изменяет химический состав выхлопных газов, перестраивая атомов, из которых они сделаны:

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

Работают ли каталитические нейтрализаторы для дизельных двигателей?

Лишь небольшая часть выбросов дизельного двигателя (около одного процента) представляет собой загрязнение. Этот один процент состоит в основном из оксидов азота (около 50 процентов) и твердых частиц с относительно небольшими количествами окиси углерода, углеводородов и двуокиси серы.

Диаграмма: Грязные дизеля? Нарисовано с использованием данных из книги «Выбросы загрязняющих веществ от автомобилей с дизельными двигателями и системы доочистки выхлопных газов» Ибрагима Аслана Решитоглу и др., «Чистые технологии и политика в отношении окружающей среды», январь 2015 г., том 17, выпуск 1, а сами данные цитируются из книги «Выбросы дизельных двигателей и их контроль» М. Хайр и В. Маевский. Общество автомобильных инженеров, Inc., Уоррендейл, Пенсильвания: 2006.

Дизельные двигатели могут и используют каталитические нейтрализаторы, но есть несколько важных отличий. от того, как они работают в бензиновых двигателях.

  • Вместо трехкомпонентных катализаторов в дизелях используются двухкомпонентные катализаторы окисления. (которые справляются только с угарным газом и углеводородами) и специально разработанные для работы с дизельными выхлопами, которые значительно холоднее бензиновых выхлопов.
  • Так как у них нет катализаторов восстановления, дизельные двигатели производят гораздо более высокие выбросы оксидов азота из выхлопных газов, 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 на дизельных двигателях помогают снизить выбросы твердых частиц (в основном сажи), хотя и незначительно; в частности, они борются с одним типом твердых частиц, известным как растворимая органическая фракция SOF, состоящая из углеводородов, связанных с сажей. Дизельные сажевые фильтры (DPF) должны использоваться, чтобы существенно снизить выбросы сажи двигателем.
  • Автомобили в стороне, дизельные двигатели, как правило, приводят в движение более крупные транспортные средства, чем бензиновые двигатели (например, огромные строительные машины). со значительно большей мощностью выхлопа.Вместо одного каталитического нейтрализатора, установленного между двигатель и выхлопная труба, они могут иметь несколько отдельных блоков, установленных параллельно, чтобы справиться с более крупным выхлопом объем газа (как на диаграмме ниже).

Художественное произведение: 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 (серого цвета) имеет диаметр около 1 м (3,3 фута). Выхлопной газ поступает слева (1), равномерно разделяется на потоки узлом распределения потока (2, синий), проходит через один из семи отдельных блоков каталитического нейтрализатора (3, красный), глушится системой шумоглушителя (4 , зеленый), и выходит, несколько очищенный, через выхлопную трубу (5).Изображение 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?

» Я люблю, чтобы что-то происходило, и это то, что делают инженеры — они берут фундаментальную науку и заставляют вещи происходить.. »

Джон Дж. Муни, пионер каталитического нейтрализатора

Кого мы благодарим за то, что улицы и города стали чище и безопаснее? Французский инженер-химик Юджин Гудри (1892–1962) запатентовал то, что, кажется, было самым первым каталитического нейтрализатора в США, подав заявку на изобретение 5 мая 1950 года и получив свою (Патент США 2 674 521: Каталитический нейтрализатор для выхлопных газов) четыре года спустя, 6 апреля 1954 г.Houdry ранее изобрел каталитический крекинг , промышленный процесс, в котором многие крупные сложные органические химические вещества в нефти разделяются на десятки полезных продуктов, включая бензин. После этого он экспериментировал с производством различных видов автомобильного топлива и сделал их чище.

Хотя он осознавал растущую проблему загрязнения воздуха, его идеи намного опередили свое время: каталитические нейтрализаторы были «отравлены» свинцовыми присадками, используемыми в бензине для улучшения характеристик.К счастью, в 1970-х люди начали осознавать опасность свинца, токсичного тяжелого металла. В 1973 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) выпустило отчет, демонстрирующий, как свинец вредит 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.

Иллюстрация: оригинальный каталитический нейтрализатор Юджина Хоудри 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 (оранжевые). Как и в случае с современной кошкой, Ходри объясняет, что «осажденный мелкодисперсный металлический катализатор предпочтительно представляет собой платину», хотя можно использовать и другие подобные металлы; в отличие от современного кота, катализатор (зеленый) расположен не в виде сот, а установлен в виде шестнадцати отдельных колец (красных) с промежутками вдоль трубы, каждое из которых 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 угарным газом. Усовершенствованные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, которые также могли бороться с оксидами азота, были разработаны в начале 1970-х гг. Карл Кейт (1920–1988), Джон Муни (1929–2020) и инженеры-химики в Engelhard Corporation. Помимо удаления большего количества загрязняющих веществ, они начинают очищать выхлопные газы намного быстрее, чем более ранние нейтрализаторы, поэтому они более эффективны при коротких поездках.

Иллюстрация: в улучшенном дизайне Карла Кейта и Джона Муни есть два отдельных каталитических нейтрализатора. Загрязненные газы вытекают из двигателя (красный, 10) и выпускного коллектора (оранжевый, 11) через первый каталитический нейтрализатор (зеленый, 13), а затем второй (25), на некотором расстоянии, перед выходом через выхлопную трубу (серый). , 26). Иллюстрация из патента США 3,896,616: процесс и устройство, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

  • Каталитический контроль загрязнения воздуха: коммерческая технология Рональда М.Хек, Роберт Дж. Фаррауто, Суреш Т. Гулати. John Wiley & Sons, 2016. Тщательно исчерпывающее руководство по теме, которая начинается с базовой химии катализа, а затем переходит к преобразователям бензиновых и дизельных двигателей, стационарным источникам и таким темам, как контроль озона в самолетах и ​​очистка атмосферного воздуха.
  • Загрязнение воздуха от автомобилей: 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 рисунков и таблиц, а также сравнение эффективности законодательства о выбросах в разных странах. Вы также можете загрузить его в формате PDF с исследовательского сайта Всемирного банка.
  • Автомобильные каталитические нейтрализаторы от Кэтлин С. Тейлор. Спрингер, 1984/2012. Несколько устарело, но все еще полезно для справочной информации.

Новостные статьи

  • Воры по всей стране пробираются под автомобили, выкрадывая каталитические нейтрализаторы, Хироко Табучи, The New York Times, 21 февраля 2021 г.Драгоценные металлы по-прежнему делают каталитические нейтрализаторы привлекательной целью для воров.
  • Джон Дж. Муни, изобретатель каталитического нейтрализатора, умер в возрасте 90 лет, Сэм Робертс, The New York Times, 25 июня 2020 г. Оглядываясь назад 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 твердых частиц (сажи).
  • По мере роста платины каталитический нейтрализатор нагревается, Мэтью Феникс. Wired, 17 февраля 2008 г. Почему воры думают, что из-за стремительного роста цен на платину стоит украсть каталитические нейтрализаторы
  • Преобразователи автомобилей сокращают смог, но усугубляют глобальное потепление, Мэтью Уолд. The New York Times, 29 мая 1998 г. Агентство по охране окружающей среды выпускает отчет, в котором освещаются проблемы, связанные 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 В. Ирвина. The New York Times, 13 октября 1974 г. Эта статья из архива показывает, как автомобильная промышленность серьезно относилась к эффективности каталитических нейтрализаторов, когда они были впервые представлены в середине 1970-х годов.

Патенты

  • Патент США 2,674,521: Каталитический нейтрализатор для выхлопных газов, автор Юджин Хоудри, 6 апреля 1954 г. В этом легко читаемом патенте Хоудри объясняет, почему он разработал каталитические нейтрализаторы, и различные технические проблемы, которые ему пришлось решать в процессе (например, решение газы, образующиеся при самых разных 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 описывает улучшенный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, используемый в большинстве современных автомобилей.
  • Патент США 4 672 809: Каталитический нейтрализатор для дизельного двигателя, 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 выбросами выхлопной трубы очень большого дизельного двигателя.

Практические предметы

  • 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 нейтрализаторов и исследуются причины их выхода из строя.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

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

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

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

Больше информации на нашем веб-сайте…

Как работают каталитические нейтрализаторы | HowStuffWorks

В химии катализатор — это вещество, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию, не оказывая на него влияния. Катализаторы участвуют в реакциях, но не являются ни реагентами, ни продуктами реакции, которую они катализируют.В организме человека ферменты являются природными 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 потоку выхлопных газов максимальную площадь поверхности катализатора, а также сводит к минимуму количество необходимого катализатора, поскольку материалы чрезвычайно дороги.Некоторые из новейших конвертеров даже начали использовать золото, смешанное с более традиционными катализаторами. Золото дешевле других материалов и может увеличить 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.

Восстановительный катализатор — это первая ступень каталитического нейтрализатора.Он использует платину и родий, чтобы помочь уменьшить выбросы NOx. Когда молекула NO или NO2 контактирует с катализатором, катализатор вырывает атом азота из молекулы и удерживает его, освобождая 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 2 => N 2 + 2O 2

Катализатор окисления является второй ступенью каталитического нейтрализатора.Он уменьшает количество несгоревших углеводородов и монооксида углерода путем сжигания (окисления) их на катализаторе из платины и палладия. 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 современных автомобилей используется сотовая структура.

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

Почему воры воруют катализаторы в моем городе?

В последнее время резко возросло количество краж каталитических нейтрализаторов из автомобилей. Обычно это делается поздно ночью, когда камерам трудно уловить детали, воры могут взломать кошку из-под машины менее чем за две минуты. Но почему воры воруют катализаторы в моем городе? И почему увеличилось количество краж кошек? Почему угон автомобиля не является более простым способом угона? И вообще, что такое катализатор?

Каталитические нейтрализаторы являются частью выхлопной системы автомобиля, снижающей выбросы загрязняющих веществ

Выхлопная труба автомобиля выпускает дым | Getty

Cats являются частью выхлопной системы автомобиля, которая снижает выбросы сгоревших газов и загрязняющих веществ.Он катализирует окислители посредством химических реакций, когда они проходят через кошку. Преобразование этих газов в нетоксичные выбросы или водяной пар — вот почему он получил название каталитического нейтрализатора.

«Почему» этой басни заключается в том, что внутри кошек есть определенные ценные металлы. Палладий, один из металлов внутри, стоит почти 2500 долларов за унцию. Также есть платина, родий и многое другое. Они помогают кошке катализировать окисление газов. Известные как редкие металлы, поскольку цены растут, растут и кражи.То же самое и с медной проволокой: если цены растут, растут и кражи проволоки из пустых или заброшенных зданий.

Пандемия поставила людей в безвыходное положение настолько, что они прибегают к воровству

Мужчина в балаклаве, держащий аварийный брус, собирается взломать боковую дверь автомобиля | Getty

Еще одно «почему» заключается в том, что кошек легко украсть. И это можно сделать быстро. В некоторых случаях вору нужна только сабельная пила — для этого даже не требуется домкрат. Поскольку номера, связывающие кота с автомобилем, отсутствуют, практически невозможно с уверенностью сказать, что кот принадлежит к определенному автомобилю.

И, наконец, пандемия поставила многих людей в безвыходное положение до такой степени, что они прибегают к воровству. Люди не так часто пользуются своими автомобилями, поэтому кража может оставаться незамеченной в течение нескольких дней. Но как только владелец заводит свою машину, он сразу понимает, что что-то не так. Или отсутствует. Звук будет как у машины без глушителя.

В некоторых случаях легко доступный автомобиль в удаленном месте увидит возвращение вора за новой кошкой. Какой бы ни была ситуация, которая оказалась успешной, она все еще существует в большинстве случаев.Некоторые люди приваривают к кошке клетку или металлические пластины, чтобы ворам было намного труднее ее вытащить. Обычно это не покрывается страховкой, поэтому может стоить несколько сотен долларов.

Воры могут присвоить 200 долларов за каталитический нейтрализатор

Каталитические нейтрализаторы | Getty

СВЯЗАННЫЙ: Моя машина пахнет тухлыми яйцами: почему она пахнет и что делать

Эта стоимость превышает стоимость замены кота. Это может стоить около 500 долларов со страховкой. Без страховки счет может стоить 3000 долларов.Со своей стороны воры могут прикарманить по 200 долларов за кошку. Поскольку кошкам Toyota Prius требуется больше времени, чтобы сжечь драгоценные металлы, за кошек Prius платят более высокие цены. Другими популярными автомобилями с украденными кошками являются Honda Accord и Honda Odyssey.

Недавно в Миннесоте сенатор штата Джон Марти ввел запрет на покупку кошек нелицензированными свалками. Это будет для города Сент-Пол. Миннеаполис, с другой стороны, не имеет такого постановления. Так что он может просто переместить жертв прямо по соседству с Миннеаполисом.

Хороший способ защитить свой автомобиль от угона — поставить его в гараж. Если вы должны держать его на улице, держите его в хорошо освещенных местах. Существует также устройство под названием Catlock, которое защищает кошку, что делает ее чрезвычайно трудной для кражи. В противном случае попытайтесь найти место для парковки, которое не обеспечивает хороший доступ к днищу вашего автомобиля.

Есть ли в моей машине каталитический нейтрализатор? Что делает устройство

Согласно последним данным, количество краж каталитических нейтрализаторов постоянно растет.

Компания Admiral Insurance сообщила, что в марте 2021 года число исков о кражах увеличилось на 57% по сравнению с тем же периодом прошлого года.

АА заявило, что его вызвали в связи с 3910 случаями кражи каталитического нейтрализатора — по сравнению с 57 в 2017 году — что представляет собой скачок на 6760 процентов всего за три года.

Устранение проблемы может быть очень дорогим, а страховые претензии часто составляют около 1500 фунтов стерлингов.

Воры выбирают каталитические нейтрализаторы, поскольку они содержат дорогие металлы, в том числе золото, платину и палладий.

Что такое каталитический нейтрализатор?

 Каталитический нейтрализатор – это устройство контроля выбросов выхлопных газов, снижающее содержание токсичных газов и загрязняющих веществ в выхлопных газах.

Они делают это, катализируя окислительно-восстановительную реакцию, которая является названием реакции окисления и восстановления.

Их можно найти на многих современных автомобилях, они прикреплены к выхлопной трубе, и иногда их легко снять, что делает их мишенью для воров.

Воры снимают с устройств дорогие металлы и продают их по высокой цене.

Как узнать, есть ли он в моей машине?

Если вы не уверены, есть ли в вашем автомобиле каталитический нейтрализатор, лучше всего проверить модель в Google.

Гибридные автомобили особенно часто становятся мишенью воров, поскольку их каталитические нейтрализаторы содержат больше драгоценных металлов.

Модели, включая Honda Jazz, Toyota Prius, Toyota Auris и Lexus RX, относятся к числу наиболее подверженных риску.

Toyota заявила по этому поводу: «Мы делаем все, что можем. Мы поделились рекомендациями полиции с клиентами, а также разработали и снизили цену на устройство «Catloc», которое может предотвратить кражу и затруднить ее.Команды Toyota в Великобритании и других странах также срочно изучают новые технические возможности для сдерживания преступников».

Лорна Коннелли, руководитель отдела претензий в Admiral, сказала This is Money : «Многие из целевых автомобилей — старые модели, возможно, потому, что количество драгоценных металлов, содержащихся в их каталитических нейтрализаторах, выше. К сожалению, если повреждения этих автомобилей будут слишком серьезными, их, возможно, придется списать».

Как предотвратить кражу?

Если можете, лучший способ обезопасить свой автомобиль — поставить его в гараж.

Если это невозможно, попробуйте припарковаться в хорошо освещенном месте. Не устанавливайте бордюр, так как это облегчает доступ воров к каталитическому нейтрализатору.

Старайтесь припарковаться рядом со стеной или забором так, чтобы выхлоп был со стороны стены, так как это затрудняет доступ воров.

Вы можете установить клетки, которые защитят каталитический нейтрализатор от кражи. Поговорите с вашим гаражом, чтобы узнать, могут ли они предложить вам это.

Вы также можете установить сигнализацию, которая сработает, если кто-то попытается поднять ваш автомобиль.

Что такое каталитический нейтрализатор и почему его воруют? | News

Каталитический нейтрализатор — это часть выхлопной системы вашего автомобиля, которая посредством химической реакции преобразует вредные загрязнители выхлопных газов двигателя во что-то менее вредное для окружающей среды. Как правило, большая часть «плохих» углеводородов, угарного газа и оксидов азота в выхлопных газах преобразуется в «менее плохие» углекислый газ, азот и водяной пар. Каталитические нейтрализаторы начали появляться во многих автомобилях в середине 1970-х годов и быстро стали использоваться почти повсеместно.

Связанный: Что происходит, когда вы заливаете свой автомобиль маслом?

Хотя каталитические нейтрализаторы бывают разных форм и размеров, обычно они размером с буханку хлеба (иногда сплющенную буханку) и располагаются в выхлопной системе между двигателем и глушителем. Для работы преобразователя требуется высокая температура, поэтому его размещают как можно ближе к двигателю. Иногда используется более одного преобразователя.

Почему их украли

Деньги — основная причина, по которой катализаторы часто крадут.Они содержат три металла, которые участвуют в химической реакции, делающей выхлопные газы менее вредными: платину, палладий и родий. Цены на эти металлы резко выросли в начале 21 века.

Стоимость платины в пересчете на унцию упала в среднем с 530 долларов за унцию в 2001 году до примерно 1100 долларов в 2021 году после того, как в 2011 году она достигла максимума в 1700 долларов. Палладий поднялся со средней цены в 600 долларов за унцию в 2001 году до почти 2400 долларов в 2021 году.

Но самым летучим оказался родий.После того, как в 2001 году она составляла в среднем около 1600 долларов за унцию, в 2021 году она подскочила в среднем до 18000 долларов, а в том году достигла максимума почти в 26000 долларов. Напротив, цена на золото упала с примерно 300 долларов за унцию в 2001 году до примерно 1800 долларов в 2021 году, то есть в шесть раз.

Рост цен на три ценных металла конвертера приводит к повышению стоимости самого конвертера и более высокой стоимости конвертеров как лома, поскольку металлы можно восстановить и продать.

В результате свалки стали более активно собирать каталитические нейтрализаторы, и появилось несколько компаний, которые будут закупать присылаемые им нейтрализаторы.Хотя стоимость конкретного конвертера сильно различается, некоторые цифры, которые можно увидеть в рекламе компаний, отправляющих их нам по почте, варьируются от 140 до колоссальных 1500 долларов. Возрастающая стоимость побудила воров украсть каталитические нейтрализаторы, часто вырезая их из-под автомобиля, припаркованного прямо на улице.

Еще от Cars.com:

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

7.1: Каталитические нейтрализаторы — Химия LibreTexts

Каталитический нейтрализатор — это устройство, используемое для уменьшения выбросов от двигателя внутреннего сгорания (используется в большинстве современных автомобилей и транспортных средств). Недостаточно кислорода для полного окисления углеродного топлива в этих двигателях до углекислого газа и воды; при этом образуются токсичные побочные продукты. Каталитические нейтрализаторы используются в выхлопных системах, чтобы обеспечить место для окисления и восстановления токсичных побочных продуктов (таких как оксиды азота, монооксид углерода и углеводороды) топлива в менее опасные вещества, такие как двуокись углерода, водяной пар и газообразный азот.

Введение

Каталитические нейтрализаторы

были впервые широко представлены в американских серийных автомобилях в 1975 году в соответствии с правилами EPA по сокращению выбросов токсичных веществ. Закон США о чистом воздухе требовал снижения выбросов всех новых моделей автомобилей после 1975 года на 75%, причем это снижение должно было осуществляться с использованием каталитических нейтрализаторов. Без каталитических нейтрализаторов транспортные средства выделяют углеводороды, окись углерода и окись азота. Эти газы являются крупнейшим источником приземного озона, который вызывает смог и вреден для жизни растений.Каталитические нейтрализаторы также можно найти в генераторах, автобусах, грузовиках и поездах — почти все с двигателем внутреннего сгорания имеют каталитический нейтрализатор, прикрепленный к его выхлопной системе.

Каталитический нейтрализатор — это простое устройство, использующее основные окислительно-восстановительные реакции для уменьшения выбросов загрязняющих веществ, производимых автомобилем. Он преобразует около 98% вредных паров, производимых двигателем автомобиля, в менее вредные газы. Он состоит из металлического корпуса с керамической сотовой внутренней частью с изолирующими слоями.Эта сотовая внутренняя часть имеет каналы с тонкими стенками, покрытые слоем оксида алюминия. Это покрытие является пористым и увеличивает площадь поверхности, что позволяет протекать большему количеству реакций и содержит драгоценные металлы, такие как платина, родий и палладий. В одном конвертере используется не более 4-9 граммов этих драгоценных металлов.

Преобразователь использует простые реакции окисления и восстановления для преобразования нежелательных паров. Напомним, что окисление — это потеря электронов, а восстановление — это приобретение электронов.Упомянутые ранее драгоценные металлы способствуют переносу электронов и, в свою очередь, преобразованию ядовитых паров.

Последняя секция преобразователя управляет системой впрыска топлива. Этой системе управления помогает датчик кислорода, который отслеживает, сколько кислорода содержится в потоке выхлопных газов, и, в свою очередь, сообщает компьютеру двигателя, чтобы он отрегулировал соотношение воздух-топливо, поддерживая работу каталитического нейтрализатора в стехиометрической точке и около 100%. эффективность.

Функции

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор одновременно выполняет три функции:

  1. Восстановление оксидов азота в элементарный азот и кислород: \[NO_x \rightarrow N_x + O_x \]
  2. Окисление окиси углерода до двуокиси углерода: \[CO + O_2 \rightarrow CO_2\]
  3. Окисление углеводородов в углекислый газ и воду: \[C_xH_{4x} + 2xO_2 \rightarrow xCO_2 + 2xH_2O \]

Существует два типа «систем», работающих в каталитическом нейтрализаторе: «бедная» и «богатая».Когда система работает на обедненной смеси, кислорода больше, чем требуется, поэтому реакции благоприятствуют окислению монооксида углерода и углеводородов (за счет восстановления оксидов азота). Наоборот, когда система работает «богатая», топлива больше, чем нужно, 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: нейтрализаторы могут сохранять «лишний» кислород в потоке выхлопных газов для последующего использования. Это хранилище обычно возникает, когда система работает с минимальными затратами; газ выпускается, когда в выхлопном потоке не хватает кислорода. Высвобожденный кислород компенсирует недостаток кислорода, полученного в результате восстановления NO x , или при резком ускорении, когда система соотношения воздух-топливо становится богатой быстрее, чем каталитический нейтрализатор может к этому приспособиться. Кроме того, высвобождение запасенного кислорода стимулирует процессы окисления CO и C x H 4x ​.

Опасность загрязняющих веществ

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

Оксиды азота: Эти соединения относятся к тому же семейству, что и диоксид азота, азотная кислота, закись азота, нитраты и окись азота. Когда NO x выбрасывается в воздух, он, стимулируемый солнечным светом, реагирует с органическими соединениями в воздухе; результат — смог.Смог является загрязняющим веществом и оказывает неблагоприятное воздействие на легкие детей. NO x реагирует с диоксидом серы, образуя кислотные дожди, которые очень разрушительны для всего, на что выпадают. Кислотные дожди разъедают автомобили, растения, здания, национальные памятники и загрязняют озера и ручьи до кислотности, непригодной для рыб. NO x также может связываться с озоном, создавая биологические мутации (такие как смог) и уменьшая пропускание света.

Монооксид углерода: Это вредный вариант природного газа CO 2 .Этот газ без запаха и цвета 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. Дальнейшие осложнения включают нарушения центральной нервной системы и сердечно-сосудистые проблемы.

Каталитическое ингибирование и разрушение

Катализатор представляет собой чувствительное устройство с внутренним покрытием из драгоценных металлов.Без этих металлов окислительно-восстановительные реакции не могут протекать. Есть несколько веществ и химических веществ, которые ингибируют работу каталитического нейтрализатора.

  1. Свинец: Большинство автомобилей работают на неэтилированном бензине, в котором из топлива удален весь свинец. Однако, если свинец добавляется в топливо и сжигается, он оставляет остаток, который покрывает каталитические металлы (Pt, Rh, Pd и Au) и предотвращает контакт с выхлопными газами, что необходимо для проведения необходимых окислительно-восстановительных реакций.
  2. Марганец и кремний: Марганец в основном содержится в металлоорганическом соединении ММТ (метилциклопентадиенил марганца трикарбонил).ММТ — это соединение, используемое в 1990-х годах для повышения 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, которая нужен бензин с более высоким октановым числом, чтобы дополнить степень сжатия в двигателе), и в настоящее время его коммерческая продажа запрещена в соответствии с правилами EPA. Кремний может просачиваться из камеры сгорания в поток выхлопных газов охлаждающей жидкости внутри двигателя.

Эти загрязняющие вещества мешают нормальному функционированию каталитического нейтрализатора. Однако этот процесс можно было бы обратить вспять, запустив двигатель при высокой температуре, чтобы увеличить поток горячих выхлопных газов через нейтрализатор, плавя или сжижая некоторые загрязняющие вещества и удаляя их из выхлопной трубы. Этот процесс не работает, если металл покрыт свинцом, поскольку свинец имеет высокую температуру кипения. Если отравление свинцом достаточно сильное, весь преобразователь приходит в негодность и подлежит замене.

Термодинамика каталитических нейтрализаторов

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

  1. Восстановление оксидов азота в элементарный азот и кислород: \[NO_x \rightarrow N_x + O_x \]
  2. Окисление монооксида углерода до диоксида углерода. \[CO + O_2 \rightarrow CO_2 \]
  3. Окисление углеводородов до углекислого газа и воды. \[C_xH_{4x} + 2xO_2 \rightarrow xCO_2 + 2xH_2O \]

Кража каталитического нейтрализатора

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

Глобальное потепление

Хотя каталитический нейтрализатор помог снизить выбросы токсичных веществ из автомобильных двигателей, он также оказывает вредное воздействие на окружающую среду.При конверсии углеводородов и монооксида углерода образуется диоксид углерода. Углекислый газ является одним из наиболее распространенных парниковых газов и вносит значительный вклад в глобальное потепление. Наряду с углекислым газом преобразователи иногда перегруппировывают азотно-кислородные соединения с образованием закиси азота. Это то же соединение, которое используется в веселящем газе и в качестве усилителя скорости в автомобилях. В качестве парникового газа закись азота в 300 раз более эффективна, чем двуокись углерода, и вносит пропорциональный вклад в глобальное потепление.

Ссылки

  1. Тимберлейк, Карен С. Химия: введение в общую, органическую и биологическую химию . 10-е изд. Река Аппер-Сэдл: Высшее образование Прентис-Холла, 2008 г.
  2. .
  3. Петруччи, Ральф Х., Уильям С. Харвуд и Джефф Э. Херринг. Общая химия : принципы и современные приложения . 9-е изд. Река Аппер-Сэдл: Prentice Hall, 2006. d Биологическая химия . 10-е изд. Тимберлейк, Карен С. Химия: введение в общие, органические и биологические химические вещества

Проблемы

  1. Какова потенциальная опасность токсичных веществ, выбрасываемых автомобилем без каталитического нейтрализатора?
  2. Какие 3 окислительно-восстановительные реакции происходят в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе?
  3. Каталитический нейтрализатор работает со 100% эффективностью? Почему или почему нет?
  4. Как можно повредить каталитические нейтрализаторы или использовать их не по назначению?
  5. Почему каталитические нейтрализаторы становятся объектом кражи? Что такое

Авторы

.

Comments |0|

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